二-MOS管直流特性

 物理过程：

MOS管的物理结构中源漏是对称的，按照定义，载流子从源端流向漏端，对于N管来说，载流子为电子，故通常其漏电压高于源电压。

故首先从源端分析其导电过程：

（1）VG小于0，p-sub中空穴在衬底表面积累：

        提高VG后，栅-衬底相当于一上下极板电容器，栅压为正，故会排斥表面正电荷，而在表面留下固定负电荷。 

（2）0耗尽，留下固定的负电荷：

        耗尽层形成后，继续增加栅压，在栅-耗尽层-p-sub相当于两分压电容，此时，衬底表面电压升高，从n型掺杂的源端吸引电子流向表面进而流向漏端，形成反型沟道。

（3）VG>VTH，强反型，自由电子从源端流向表面最终流向漏端，源漏之间形成反型沟道电流：

        此处定义VG>VTH为沟道瞬间开启的强反型，即沟道电子浓度等于p-sub中空穴的掺杂浓度。

对于漏端，其反型原理与源端相同，由于源漏定义为源漏之间的电子流向，电子从源端流向漏端，故漏电压总高于源端，即当漏端反型时，源端早已反型，因此才形成反型沟道。

 上图为MOS管的I-V特性曲线，作如下解释：

（1）根据沟道电流形成的物理过程，电流饱和的本质在于栅漏压差VGD小于阈值电压使得反型层电子耗尽，沟道夹断，由于VGD=VGS+VSD，VGS不变，故在上图表现为VDS增加到过驱动电压时，电流饱和；

（2）随着VDS增加，沟道由近似均匀逐渐表现为严重的非线性，故其模型由深三极管区的线性电阻阻值逐渐增大变成为饱和区（恒流源区）具有高阻特性的非线性电阻；

（3）VGS越大，感应电场越强，沟道电荷越多，深三极管区均匀沟道电阻越小，I-V特性三极管区斜率越大；

其数学表示如下：

 二级效应：

（1）沟道长度调制效应：由于饱和区沟道夹断后，有效长度变小，故需要对饱和区I-V特性修正。依照其物理过程可知，沟道长度变化与VDS有关(VDS越大，Leff越小，为反比例关系)，假设二者为线性关系，定义λVDS=△L/L，则沟道长度越长，λ越小，当λ=0时为理想恒流源。实际应用中常取L为最小沟道长度的3-5倍，甚至10倍以实现良好的横流特性。

 （2）衬偏效应：由于VBS不总为0，当VB0)时，VB更负，VGB电场更强，故感应负离子更多，耗尽层更宽，由于VTH与耗尽层电荷量正相关，故VTH增大，ID减小。衬底偏置于栅压偏置同样控制沟道电流，但于栅端作用相反，故称背栅效应。同理，也可通过偏置衬底（VB>VS)，降低VTH，更易用于PMOS。

 （3）亚阈值导电：当VGS100mv时，沟道电流主要为扩散电流并不为0，其特性类似于pn结，为指数律。 

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