場效應管的二階效應介紹

閾值變化

由閾值電壓的公式可看出，閾值電壓與制造工藝和所加體偏電壓VSB有關，所以在設計中把它當成一個常數。 當器件尺寸不斷縮小時，此模型不再精確，閾值電壓與L、W和VDS有關。

對于圖a：通常推導VT0時，假定溝道耗盡區由于所加的柵電壓引起的，而忽略了源端和漏端的耗盡區，當溝長縮小時，一個較小的電壓足以引起強反型。 所以短溝道期間的VT0隨L的減小而減小。

對于圖b：通過增加漏-源電壓也可得到類似的效應，因為增加了漏結耗盡區的寬度，結果隨著電壓的增加而降低。

熱載流子效應

短溝道器件的閾值電壓除了設計的偏差之外，也會隨時間漂移，這由于熱載流子效應的影響。 對于不斷縮小的溝道長度，電源工作電壓沒有大幅下降，使得電場強度逐漸變高，電子的速度增加，達到一定的能量就會離開硅進入柵氧中，引起可靠性問題。

圖中顯示了NMOS管經過超強度工作前后對比，工作后（虛線）IV特性變差。 所以先進的MOSFET工藝采用一種特別設計的漏區和源區，保證電場的峰值受到限制，避免載流子變成熱電子所需的臨界值。

CMOS閂鎖效應

MOS工藝會包含很多內在的雙極型管，阱和襯底之間會寄生n-p-n-p的結構。 這些期間一旦激發會導致VDD和VSS之間短路，破壞芯片。

如圖（a）中，縱向形成了PNP雙極型，橫向形成了NPN雙極型。 這樣就形成了（b）中的正反饋回路，兩個雙極型的一個正向偏置，就會為另一個提供基級電流，此時及時外界觸發條件消失，VDD和VSS之間也會有電流流動。

解決的辦法有很多種，書中提供兩種：1.使電阻Rnwell和Rpsubs最小，應該是使發射極和基級的電壓接近，從而?抑制BJT的導通條件之一的發射結正偏。 2.在傳送大電流的器件周圍加保護環，這些放置在晶體管周圍的環形阱/襯底接觸可以進一步減小電阻，從而減小寄生雙極型管的增益。

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