我们知道经常会提及MOS管的阈值电压,那亚阈值电压大家是否熟知呢?简单来说,栅极电压低于阈值电压,半导体表面仅仅只是‘弱反型’时,相应的漏极电流称为亚阈值电流。这里提及一下:
(弱反型,半导体表面的少数载流子浓度大于等于表面的多数载流子浓度,但远小于体内的多数载流子浓度时的状态。)
在亚阈值区,对于漏极电流起决定作用的是载流子扩散而不是漂移。漏极电流可以用
推导均匀掺杂基区的双极晶体管集电极电流的方法导出,可得到:ID~eV-Vm)/NT
即Ip和VG-VTH成指数关系。
当 MOSFET 作为低电压、小功率器件使用,例如用做数字逻辑电路开关或存储器时,亚阈值区便特别重要。这是因为它描述了开关如何导通和截止。
那MOSFET中的阈值电压是如何产生的?
亚阈值区的产生是由于栅极电压低于阈值电压时,MOSFET的电子无法完全从源极流向漏极。在亚阈值区,仍然存在一些电子从源极流向漏极,但电流较小。这是因为在亚阈值区,MOSFET的通道形成受到了限制,无法完全打开。
亚阈值区在 MOSFET 器件中的作用及优点
1. 电流和功耗:在亚阈值区,漏极电流与栅源电压之间呈指数关系,这使得器件在小信号输入时具有较高的电流放大能力。同时它使器件在低功耗状态下依旧具有一定的导电能力,降低了整体功耗。
2.防噪声:亚阈值区的存在使得器件在小信号输入时具有较低的噪声,提高了器件的噪声性能。
3. 可靠性和稳定性:亚阈值区降低器件的导通电阻,提高器件的导通能力和可靠性。同时,它可以减少由于温度变化引起的器件性能波动,提高器件的稳定性。
存在一定缺点
速度较慢:亚阈值区的MOSFET由于电流较小,其开关速度较慢,可能导致响应时间较长。
2.限制了电流增益:亚阈值区的MOSFET的电流增益较低,不适合需要较大电流的应用。
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