1、积累第 2章 MOS场效应晶体管7VGS0衬底积累正电荷，栅极积累负电荷 .相当于一个电容S（n+)D(n+）BGVG0- -VD=0p-+ + + +V功函数差VGS=0第 2章 MOS场效应晶体管8金属与半导体之间存在着功函数差（ ms） , 通常金属的功函数小于半导体，有更多的电子，栅源短接时，电子会一部分流入半导体直至建立起内部电势达到平衡。S（n+)D(n+）BGVG=0- - -VD=0p-横向 n-p-n结构，漏和源之间截止_ _ 来自栅极的电子Qms=COXms+QmsVGVSCOX栅氧化层电容（功函数：把一个电子从费米能级移入到真空中所需的能量。）V耗尽VGS增大第 2章 M
2、OS场效应晶体管9半导体衬底中开始感应出负电荷 p衬底中的表面空穴耗尽（空穴向远端排斥）。栅下方出现耗尽区（电荷量为 QB）+QmsVGVS+ +QBS（n+)D(n+）BG0VGSVT- - - -VD=0p-V耗尽VGS继续增大第 2章 MOS场效应晶体管10衬底耗尽区加宽， |QB|增加沟道区域的空穴被完全耗尽后，再增加电压，就会增加自由电子。S（n+)D(n+）BG0VGSVT- -VD=0-反型层p-V阈值电压VGS=VT第 2章 MOS场效应晶体管12阈值电压（ VT） :发生强反型时的 VGS。S（n+)D(n+）B+ + + + + + + + + + GVGSVT- -VD=
3、0-反型层p-V沟道第 2章 MOS场效应晶体管13反型层使得 S和 D连通，称为 沟道 。当 D-S之间存在电势差就可以形成电流。一旦反型之后，再增加VGS，就从源区补充电子，耗尽区宽度不再变化。此时耗尽区电荷的大小与衬底掺杂浓度和衬底偏置有关。S（n+)D(n+）B+ + + + + + + + + + GVGSVT- -VD=0-反型层p-V阈值电压VGS=VT第 2章 MOS场效应晶体管14阈值电压（ VT） :发生强反型时的 VGS。强反型时的反型层电荷量 QF=2FCOXF：费米电势S（n+)D(n+）B+ + + + + + + + + + GVGSVT- -VD=0-反型层p-
4、+QF_+QmsVGVS+BV第 2章 MOS场效应晶体管15强反型条件 强反型条件（以 NMOS管为例）： 克服栅极 (多晶硅） -半导体间的 功函数差（ -） ： 材料参数+QmsVGVS第 2章 MOS场效应晶体管16强反型条件 强反型条件（以 NMOS管为例）： 克服栅极 (多晶硅） -半导体间的 功函数差（ -） ： 材料参数 补偿沟道区中暴露的固定电荷 QB(NMOS为 -)+QmsVGVS+B第 2章 MOS场效应晶体管17强反型条件 强反型条件（以 NMOS管为例）： 克服栅极 (多晶硅） -半导体间的 功函数差（ -） ： 材料参数 补偿沟道区中暴露的固定电荷 QB(NMOS
5、为 -) 产生浓度与衬底空穴浓度相同的电子载流子 (2F)(p衬底为 -) ：工艺参数+QmsVGVS+B第 2章 MOS场效应晶体管18强反型条件 强反型条件（以 NMOS管为例）： 克服栅极 (多晶硅） -半导体间的 功函数差（ -） ： 材料参数 补偿沟道区中暴露的固定电荷 QB(NMOS为-) 产生浓度与衬底空穴浓度相同的电子载流子 (2F)(p衬底为 -) ：工艺参数+- 2Tox ms ox B FoxVC C Q C= （）功函数差费米电势耗尽区电荷COXVT+QF_+QmsVGVS+B阈值电压公式第 2章 MOS场效应晶体管192SSBITms Fox ox oxQQQVCCC= 氧化层中的表面电荷 (+)注入电荷（调节 VT）2BTms FoxQVC= +QmsVGVS+QF+Qss+QI考虑其它电荷后的阈值电压公式：+ + +QBCOXVT阈值电压可人为调节，阈值电压大于 0的 NMOS管称为增强型 NMOS，阈值电压小于 0的称为耗尽型 NMOS对应 NMOS管 为 -， 为 -， 3为 -， 3为 +， 3一般为 -PMOS阈值电压PMOS管的阈值电压定义和公式与 NMOS类似，只是增强型 PMOS管的阈值电压是负值。第 2章 MOS场效应晶体管20阈值电压小于 0的 PMOS管称为增强型 PMOS，阈值电压大于 0的称为耗尽型 PMOS。
