5.3-5.4-5.5 體效應(yīng)、溫度特性和噪聲

1第五章MOS場(chǎng)效應(yīng)管的特性5.1MOS場(chǎng)效應(yīng)管5.2MOS管的閾值電壓5.3體效應(yīng)

5.4

MOSFET的溫度特性

5.5MOSFET的噪聲5.6MOSFET尺寸按比例縮小5.7MOS器件的二階效應(yīng)

25.3MOSFET的體效應(yīng)前面VT的推導(dǎo)都假設(shè)源極和襯底都接地，認(rèn)為Vgs是加在柵極與襯底之間的。實(shí)際上，在許多場(chǎng)合，源極與襯底并不連接在一起。通常，襯底是接地的，但源極未必接地，源極不接地時(shí)對(duì)VT值的影響稱為體效應(yīng)(BodyEffect)。圖5.63圖5.7某一CMOS工藝條件下，NMOS閾值

電壓隨源極-襯底電壓的變化曲線

閾值電壓的變化約為1.3V，如果不考慮該變化，設(shè)計(jì)就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。4圖5.6NMOS管M2和M3源極不接地的情況

由于襯底偏置效應(yīng)在多數(shù)數(shù)字電路中是不可避免的，電路設(shè)計(jì)者要根據(jù)需要采用合適的方法對(duì)閾值電壓的變化加以補(bǔ)償。5第五章MOS場(chǎng)效應(yīng)管的特性5.1MOS場(chǎng)效應(yīng)管5.2MOS管的閾值電壓5.3體效應(yīng) 5.4

MOSFET的溫度特性

5.5MOSFET的噪聲5.6MOSFET尺寸按比例縮小5.7MOS器件的二階效應(yīng)

65.4MOSFET的溫度特性MOSFET的溫度特性主要來(lái)源于溝道中載流子的遷移率μ和閾值電壓VT隨溫度而變化。7載流子的遷移率隨溫度變化的基本特征是：

T

μ

由于所以，T

gm

8閾值電壓VT的絕對(duì)值同樣也是隨著溫度的升高而減小：T

VT

VT(T)

(2

4)mV/°C5.4MOSFET的溫度特性9影響

VT

的變化的兩個(gè)因素：

1.襯底的雜質(zhì)濃度Ni2.氧化層的厚度tox(Ni

,tox

)

VT(T)

10第五章MOS場(chǎng)效應(yīng)管的特性5.1MOS場(chǎng)效應(yīng)管5.2MOS管的閾值電壓5.3體效應(yīng) 5.4

MOSFET的溫度特性

5.5MOSFET的噪聲5.6MOSFET尺寸按比例縮小5.7MOS器件的二階效應(yīng)

115.5MOSFET的噪聲MOSFET的噪聲來(lái)源主要有兩部分：熱噪聲(thermalnoise)

閃爍噪聲(flickernoise，1/f-noise)12MOSFET的噪聲熱噪聲是由溝道內(nèi)載流子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)造成的，通過(guò)溝道電阻生成了熱噪聲電壓veg(T，t)，其等效電壓值可近似表達(dá)為

Df為所研究的頻帶寬度,T是絕對(duì)溫度。設(shè)MOSFET工作在飽和區(qū),gm可寫為所以，結(jié)論：增加MOS的柵寬和偏置電流，可減小器件的熱噪聲。13閃爍噪聲(flickernoise，1/f-noise)的形成機(jī)理：溝道處SiO2與Si界面上電子的充放電而引起。閃爍噪聲的等效電壓值可表達(dá)為K2是一個(gè)系數(shù)，典型值為3

1024V2F/Hz。因?yàn)?/p>

1，所以閃爍噪聲被稱之為1/f噪聲。電路設(shè)計(jì)時(shí)，增加?xùn)砰L(zhǎng)W，可降低閃爍噪聲。MOSFET的噪聲14兩點(diǎn)重要說(shuō)明：1.有源器件的噪聲特性對(duì)于小信號(hào)放大器和振蕩器等模擬電路的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的；2.所有F