01輸出功率大的直流電源電路原理項(xiàng)目工程師剖析之：為什么E-MOSFET的閾值電壓隨著著半導(dǎo)體器件襯底參雜濃度值值的提高而擴(kuò)張？而隨著著溫度的升高而減少？【答】E-MOSFET的閾值電壓就是使半導(dǎo)體器件表面導(dǎo)致反型層（導(dǎo)電率溝道）所務(wù)必加的柵極工作頻率。對(duì)于n溝道E-MOSFET，當(dāng)柵工作頻率促進(jìn)p型半導(dǎo)體表面可帶向下彎曲到表面勢(shì)ψs≥2ψB時(shí)，就可以感覺(jué)半導(dǎo)體器件表面強(qiáng)反型，因?yàn)榇丝谭葱蛯又械臉O個(gè)別載流子（電子元器件）濃度值值就等于人體的絕大多數(shù)載流子濃度值值（～參雜濃度值值）；這里的ψB是半導(dǎo)體器件Fermi勢(shì)，即半導(dǎo)體器件禁帶中央與Fermi能級(jí)之差。閾值電壓VT包含有三個(gè)一部分的工作頻率（不充分考慮襯偏工作頻率時(shí)）：柵氧化層上的電流量Vox；半導(dǎo)體器件表面附近的電流量2ΨB：抵消MOS系統(tǒng)中各式各樣正電傷害的電流量——平帶工作頻率VF。在閾值電壓的關(guān)系式中，與參雜濃度值值和溫度有關(guān)的因素主要是半導(dǎo)體器件Fermi勢(shì)ψB。

當(dāng)p型半導(dǎo)體襯底的參雜濃度值值NA提高時(shí)，半導(dǎo)體器件Fermi能級(jí)趨向價(jià)帶頂變化，則半導(dǎo)體器件Fermi勢(shì)ψB擴(kuò)張，從而就促進(jìn)更加難以達(dá)到ψs≥2ψB的反型層導(dǎo)致規(guī)范，因而閾值電壓擴(kuò)張。當(dāng)溫度T上升，半導(dǎo)體器件Fermi能級(jí)將趨向禁帶中央變化，則半導(dǎo)體器件Fermi勢(shì)ψB降低，從而導(dǎo)致更加很容易保證ψs≥2ψB的反型層導(dǎo)致規(guī)范，因而閾值電壓降低。02輸出功率大的直流電源電路原理項(xiàng)目工程師剖析之：為什么E-MOSFET的源-泄漏電流在溝道夾斷之后愈來(lái)愈更大、并且是飽和的（即與源-漏工作頻率無(wú)關(guān)緊要）？

【答】E-MOSFET的溝道夾斷是指柵極工作頻率超出閾值電壓、出現(xiàn)了溝道之后，源-漏工作頻率促進(jìn)溝道在漏極端主義夾斷的一種狀況。實(shí)際上，溝道在一端夾斷并不一定完全沒(méi)有溝道。當(dāng)柵工作頻率小于閾值電壓時(shí)，則完全沒(méi)有溝道，它不是導(dǎo)電率的狀況——截止?fàn)顩r。而溝道的夾斷區(qū)由于是耗光區(qū)，提高的源-漏工作頻率也主要是降落在夾斷區(qū)，則夾斷區(qū)中存在極強(qiáng)的電場(chǎng)，如果有載流子到達(dá)夾斷區(qū)的邊緣，就可以被電場(chǎng)拉過(guò)、從漏極輸出，因此夾斷區(qū)不但不阻止載流子依據(jù)，而相反地卻能夠 很好地導(dǎo)電率，因而有溝道、并且溝道在一端夾斷的狀況，是一種很好的導(dǎo)電率狀況，則溝道夾斷之后的輸出源-泄漏電流很大。E-MOSFET的溝道在漏極端主義夾斷以后，由于夾斷區(qū)絕大多數(shù)是耗光區(qū)，則再進(jìn)一步提高的源-漏工作頻率，即將主要是降落在夾斷區(qū)，這就促進(jìn)未被夾斷的溝道——剩余溝道的長(zhǎng)度絕大多數(shù)保持始終不變；而在溝道夾斷之后的源-泄漏電流主要是管理決策于剩余溝道的長(zhǎng)度，因而此刻的源-泄漏電流也就絕大多數(shù)不隨源-漏工作頻率而變化——輸出電總流量飽和。03輸出功率大的直流電源電路原理項(xiàng)目工程師剖析之：為什么短溝道E-MOSFET的飽和源-泄漏電流并不完全飽和？

【答】對(duì)于短溝道MOSFET，導(dǎo)致輸出源-泄漏電流飽和的原因絕大多數(shù)有二種：一種是溝道夾斷所導(dǎo)致的電總流量飽和；另一種是速度飽和所導(dǎo)致的電總流量飽和。對(duì)于溝道夾斷的飽和，因?yàn)閵A斷區(qū)的長(zhǎng)度會(huì)隨著著其上工作頻率的擴(kuò)張而有一定的擴(kuò)張，則促進(jìn)剩余溝道的長(zhǎng)度也將隨著著源-漏工作頻率而減少，從而便會(huì)導(dǎo)致源-泄漏電流相對(duì)性地隨著著源-漏工作頻率而有一定的擴(kuò)張——輸出電總流量不完全飽和?？墒?，這種電總流量不飽的水準(zhǔn)與溝道長(zhǎng)度有關(guān)：對(duì)于長(zhǎng)溝道MOSFET，這類夾斷區(qū)長(zhǎng)度隨源-漏工作頻率的變化量，相對(duì)于所有溝道長(zhǎng)度而言，可以忽略，因而此刻溝道夾斷之后的源-泄漏電流相近為“飽和”的；但是對(duì)于短溝道MOSFET，這類夾斷區(qū)長(zhǎng)度隨源-漏工作頻率的變化量，相對(duì)于所有溝道長(zhǎng)度而言，不能忽略，因而溝道夾斷之后的源-泄漏電流將會(huì)明顯地隨著著源-漏工作頻率的擴(kuò)張而提高——不飽和脂肪。對(duì)于速度飽和所導(dǎo)致的電總流量飽和情況，一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)電場(chǎng)很強(qiáng)、載流子速度飽和之后，再進(jìn)一步擴(kuò)張?jiān)?漏工作頻率，也不會(huì)使電總流量擴(kuò)張。因此，此刻的飽和電流一切正常狀況下是與源-漏工作頻率無(wú)關(guān)緊要的。對(duì)于短溝道MOSFET，還有一個(gè)導(dǎo)致電總流量不飽和脂肪的重要原因，即簡(jiǎn)言之DIBL（漏極感應(yīng)線圈源端勢(shì)壘降低）效應(yīng)。因?yàn)樵磪^(qū)與溝道正中間一直存在一個(gè)高低結(jié)所造成 的勢(shì)壘，當(dāng)源-漏工作頻率越高，就將促進(jìn)該勢(shì)壘越低，則依據(jù)溝道的源-泄漏電流越大，因此輸出電總流量不易飽和?？偟脕?lái)說(shuō)，導(dǎo)致短溝道MOSFET電總流量不飽和脂肪的因素重要有溝道長(zhǎng)度配制效應(yīng)和DIBL效應(yīng)。04輸出功率大的直流電源電路原理項(xiàng)目工程師剖析之：為什么E-MOSFET的飽和源-泄漏電流與飽和工作頻率正中間具有平米的關(guān)系？

【答】加厚型MOSFET（E-MOSFET）的飽和源-泄漏電流關(guān)系式為飽和工作頻率(VGS-VT)就是溝道夾斷時(shí)的源-漏工作頻率。在MOSFET的轉(zhuǎn)移特性（IDsat～VGS）趨勢(shì)圖上，E-MOSFET的飽和源-泄漏電流IDsat與飽和工作頻率(VGS-VT)的關(guān)系即呈現(xiàn)為雙曲線。導(dǎo)致出現(xiàn)這種平米關(guān)系的原因有二：①溝道總寬越大，飽和源-泄漏電流越大，飽和工作頻率也就越高；②電總流量飽和就相符合于溝道夾斷，而夾斷區(qū)就是耗盡層，其總寬與工作頻率正中間存在著平方根的關(guān)系，這就導(dǎo)致之中的平米結(jié)果。正因?yàn)镸OSFET具有如此平米的電總流量-工作頻率關(guān)系，因而常稱其為平米率電子器件。05輸出功率大的直流電源電路原理項(xiàng)目工程師剖析之：為什么一般MOSFET的飽和源-泄漏電流具有負(fù)的溫度系數(shù)？

【答】MOSFET的飽和源-泄漏電流可表述為這里關(guān)系中，因?yàn)樵匣緟?shù)和電子器件結(jié)構(gòu)參數(shù)均與溫度的沒(méi)有很大的關(guān)聯(lián)，則與溫度有關(guān)的因素重要有二：閾值電壓VT和載流子電子密度μn。由于MOSFET的閾值電壓VT具有負(fù)的溫度系數(shù)，因而，隨著著溫度的升高，就促進(jìn)MOSFET的輸出飽和源-泄漏電流伴隨著擴(kuò)張，即導(dǎo)致電總流量具有正的溫度系數(shù)。而載流子電子密度μn，在室溫附近一般將隨著著溫度的升高而減少（主要是晶格常數(shù)振動(dòng)散射起作用）：式中To=300K，m=1.5～2.0。電子密度的這種溫度特性即導(dǎo)致MOSFET的增益值指數(shù)也具有負(fù)的溫度系數(shù)。從而，隨著著溫度的升高，電子密度的減少便會(huì)導(dǎo)致MOSFET的輸出源-泄漏電流降低，即電總流量具有負(fù)的溫度系數(shù)。綜合型之中閾值電壓和載流子電子密度這二種因素的不一樣傷害，則根據(jù)MOSFET飽和電流的關(guān)系式就可以得知：

①當(dāng)飽和工作頻率(VGS-VT)挺大（即VGS>>VT）時(shí)，閾值電壓溫度關(guān)系的傷害可以忽略，則輸出源-泄漏電流的溫度特性將重要管理決策于載流子電子密度的溫度關(guān)系，即具有負(fù)的溫度系數(shù)（溫度升高，IDS減少）；

②當(dāng)飽和工作頻率(VGS-VT)較?。碫GS～VT）時(shí)，則輸出源-泄漏電流的溫度特性將重要管理決策于閾值電壓的溫度關(guān)系，從而具有正的溫度系數(shù)（溫度升高，IDS也擴(kuò)張）。而對(duì)于一般的MOSFET，便于獲得挺大的跨導(dǎo)，一般把飽和工作頻率(VGS-VT)選得到挺大，因此可以不充分考慮閾值電壓的傷害，因而飽和源-泄漏電流一般都具有負(fù)的溫度系數(shù)。也因此，一般的MOSFET都具有一定的預(yù)防意識(shí)的作用，則可以把很多芯。