1、5.4 MOSFET 的亚阈区导电,本节以前的漏极电流公式只适用于 VGS VT ，并假设当 VGS VT 时 ID = 0 。但实际上当 VGS VT 时，MOSFET 仍能微弱导电，这称为 亚阈区导电 。这时的漏极电流称为亚阈电流 ，记为 IDsub 。,定义： 使硅表面处于本征状态的 VGS 称为 本征电压 ，记为 Vi 。当 VGS = Vi 时，表面势 S = FB ，能带弯曲量为 qFB ，表面处于 本征状态。,当 Vi VGS VT 时，FB S 2FB ，表面处于 弱反型状态，反型层中的少子（电子）浓度介于本征浓度与衬底平衡多子浓度之间。,在亚阈区，表面弱反型层中的电子浓度较小
2、，所以漂移电流很小；但电子浓度的梯度却很大，所以扩散电流较大。因此在计算 IDsub 时只计入扩散电流而忽略漂移电流。,式中，,5.4.1 MOSFET 的亚阈漏极电流,设沟道上下的纵向电势差为 ( kT/q ) ，则沟道厚度 b 可表为,根据高斯定理，,定义沟道耗尽区的势垒电容为,于是可得沟道厚度为,将 n(0)、n(L) 和 b 代入 IDsub 中，得：,表面势 S 与栅源电压 VGS 之间的关系可表为,式中，,由于 FB S 2FB ，CD(S ) 中的 S 可取为 1.5FB 。,于是得到亚阈电流的表达式为,1、IDsub 与 VGS 的关系 当 VGS = 0 时 IDsub 0，
3、IDsub 与 VGS 之间为指数关系。,2、IDsub 与 VDS 的关系 当 VDS = 0 时 IDsub = 0；当 VDS 较小时，IDsub 随 VDS 的增大而增大；但是当 后，IDsub 变得与 VDS 无关，即 IDsub 对 VDS 而言会发生饱和。,5.4.2 MOSFET 的亚阈区特性,定义亚阈区栅源电压摆幅 S 为亚阈区转移特性斜率的倒数，即：,S 的意义：使 IDsub 扩大 e 倍所需的 VGS 的增量。,对于作为开关管使用的 MOSFET，要求 S 的值要尽量小。减小 S 的措施：,3、亚阈区栅源电压摆幅 S,1、联立方程法,将测量获得的 VGS1、IDsat1
4、、VGS2 和 IDsat2 作为已知数，通过求解上述联立方程，可解出 和 VT 。,5.4.3 阈电压的测量,通常令 IDsat2 = 4 IDsat1 ，则,2、 法,由 可知 ， 与 为线性关系。测量 MOSFET 在饱和区的 关系并绘成直线，其在横轴上的截距即为 VT ，如下图所示，,但此法的误差较大，特别是对 值不同而其它方面全部相同的 MOSFET 会测出不同的 VT 值。,3、 1 A 法,类似于测量 PN 结的正向导通电压 VF 或击穿电压 VB ，将漏极电流达到某一规定值 IDT 时的 VGS 作为阈电压 VT 。,此法简单易行，早期较多采用，且通常将 IDT 定为 1 A 。,
