3.1 双端MOS结构1、MOS结构及其场效应2、半导体的耗尽及反型3、平衡能带关系4、栅压-平带电压和阈值电压5、电容（C-V）特性MOS- V +a. MOS结构b. 电场效应1、 双端MOS结构及其场效应- V +_ _ _ _ _ _ _+ + + + + + +p型空穴堆积a. p增强型+ V -+ + + + + + +p型空穴耗尽b. p耗尽型_ _ _ _ _ _ _+ V -+ + + + + + +p型电子堆积c. p反型_ _ _ _ _ _ _-V+V+V2、 半导体的耗尽及反型s表面势空穴堆积电子堆积- V + + + + + + +n型电子堆积a. n增强型+ V -+ + + + + + +n型电子耗尽b. n耗尽型_ _ _ _ _ _ _+ V -+ + + + + + +n型空穴堆积c. n反型_ _ _ _ _ _ _+V-V-V2、 半导体耗尽及反型_ _ _ _ _ _ _s表面势空穴堆积电子堆积2、 耗尽区宽度反型 表面导电性增加，屏蔽外加电 场，空间电荷区不能再增大。耗尽 表面导电性降低，外加电场进 一步深入，空间电荷区增大。金属 氧化物 p型半导体3、 平衡能带结构真空能级金属 氧化物 p型半导体真空能级能带平衡关系：总的能带弯曲等于金 属半导体功函数差：金属 功函数电子 亲合能3、 栅压- VG +金属 氧化物 半导体4、 平带电压金属 氧化物 半导体金属 氧化物 半导体5、 阈值电压金属 氧化物 p型半导体金属 氧化物 p型半导体5、 阈值电压5、 阈值电压6、 电荷分布平带耗尽弱反型堆积强反型 注： 堆积 和强 反型 载流 子增 长很 快。7、 MOS电容模型8、理想 C-V特性堆积耗尽中反型强反型低频高频8、理想 C-V特性堆积中反型强反型耗尽低频高频9、非理想效应堆积反型低频高频9、非理想效应禁带中央阈值平带a. 固定栅氧化层电荷b. 界面态效应3.2 MOS场效应晶体管1、MOSFET的结构及工作原理2、电流-电压关系（定性分析）3、电流-电压关系（定量分析）4、MOSFET的等效电路5、MOSFET的频率限制特性1、MOSFET的结构及工作原理p源(S) 栅(G) 漏(D)体(B)p源(S) 栅(G) 漏(D)体(B)n沟GDSB GDSB（1）N沟增强型（2）N沟耗尽型1、MOSFET的结构及工作原理n源(S) 栅(G) 漏(D)体(B)n源(S) 栅(G) 漏(D)体(B)p沟GDSB GDSB（3）P沟增强型（4）P沟耗尽型1、MOSFET的结构及工作原理pGDSpGDS空间电荷区电子反型层(a) 栅压低于阈值电压： 沟道中无反型层电荷(b) 栅压高于阈值电压： 沟道中产生反型层电荷2、电流-电压关系（定性）（小的漏源电压作用）pGDS电子反型层2、电流-电压关系（定性）P耗尽区氧化层反型层P反型层P反型层线性区偏离线性饱和3、电流-电压关系（定量）GDSp电子反型层3、电流-电压关系（定量）金属氧化层 P型半导体（a）电荷关系（b）高斯关系3、电流-电压关系（定量）（c）电势关系（d）能量关系金属 氧化物 半导体3、电流-电压关系（定量）电流 公式电荷 关系电压 关系阈值 电压电流-电压关系：3、电流-电压关系（定量）电流-电压关系： （VGSVT，VDSVDS(sat)）饱和: （电流达到最大）饱和电流-电压关系：3、电流-电压关系（定量）电流-电压关系：饱和:饱和电流-电压关系：P沟道增强型 MOSFET：nG D SP沟道耗尽型 MOSFET：3、电流-电压关系（定量）电流-电压关系的应用（1） 确定阈值电压和迁移率（1）低漏源电压近似： （VDS0）（2）饱和电流-电压关系： （VDS= VDS(sat) ）3、电流-电压关系（定量）电流-电压关系的应用（2） MOSFET的跨导MOSFET跨导的定义:非饱和区跨导:饱和区跨导:线性很好！3、电流-电压关系（定量） 衬底偏置效应pG DS4、小信号等效电路4、小信号等效电路栅极：漏极：5、频率限制因素与截止频率输入电流：截止频率：输出电流：电流增益：电压增益：6、CMOS技术（1）CMOS电路（2）器件结构-V+V输入输出N型衬底输出P阱+V-V输入*问题：闩锁效应优点： 互补，一开一关； 电流小，功耗低； 充放电回路短，速度快； 线性好，温漂小。