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温度和半导体衬底掺杂浓度对MOSFET阈值电压的影响

2017-09-07 09:08:10 

MOSFET的应用电路中,你会经常测量到MOSFET的阈值电压会随着半导体衬底掺杂浓度的提高
而增大,而随着温度的升高而下降,这是为什么呢?首先我们要先搞清楚什么是 MOSFET的阈值电
压,在电路中能起什么作用。半导体芯片
MOSFET的阈值电压就是使半导表面产生反型层(导电沟道)所需要加的栅极电压。对于n沟道
MOSFET,当栅电压使得 p型半导体表面能带向下弯曲到表面势时,即可认为半导体表面强反型,因
为这时反型层中的少数载流子(电子)浓度就等于体内的多数载流子浓度,即半导体禁带中央与能
级之差。阈值电压VT包含有三个部分的电压,栅氧化层上的电压降Vox;半导体表面附近的电压降
,抵消MOS系统中各种电荷影响的电压降——平带电压VF。

半导体集成电路

在阈值电压的表示式中,与掺杂浓度和温度有关的因素主要是半导体Fermi势ψB。当p型半导体
衬底的掺杂浓度NA提高时,半导体Fermi能级趋向于价带顶变化,则半导体Fermi势ψB增大,从而就
使得更加难以达到ψs≥2ψB的反型层产生条件,所以阈值电压增大。当温度T升高时,半导体Fermi
能级将趋向于禁带中央变化,则半导体Fermi势ψB减小,从而导致更加容易达到ψs≥2ψB的反型层
产生条件,所以阈值电压降低。


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