MOS管的二級效應解析

體效應

在之前的分析中，我們都認為MOS管的襯底和源極相連, 即VBS=0。 但在很多情況下，源極和襯底的電位并不相同。

對 NMOS 管而言，襯底通常接電路的最低電位(GND)，有VBS < 0 ;

對 PMOS 管而言，襯底通常接電路的最高電位(VDD)，有VBS > 0 。

這時，MOS管的閾值電壓將隨其源極和襯底之間電位的不同而發生變化，這一效應稱為“體效應”，又稱為“背柵效應”。

從對 MOS 管工作原理的分析中我們知道，隨著VGS的上升，襯底內部的電子向襯底表面運動，并在襯底表面產生了耗盡層。 當VGS上升到一定的電壓——閾值電壓時，柵極下的襯底表面發生反型，NMOS管在源漏之間開始導電。 閾值電壓的大小和耗盡層的電荷量有關，耗盡層的電荷量越多，NMOS 管的開啟就越困難，閾值電壓就越高。 當VBS > 0時，柵極和襯底之間的電位差加大，耗盡層的厚度也變大，耗盡層內的電荷量增加，所以造成閾值電壓變大。 在考慮體效應后，閾值電壓Vth為：

其中Vth0為VBS=0時的閾值電壓，r是體效應系數，VSB是源襯電勢差。

體效應通常是我們不希望有的。 因為閾值電壓的變化經常會使模擬電路的設計復雜化。

溝道長度調制效應

在對MOS管工作原理的分析中，我們知道，當柵和漏之間的電壓差增大時，實際的反型溝道逐漸減小。 也就是說在式中，L'實際上是VDS的函數。 這一效應稱為“溝道長度調制”在飽和區，我們可以得到：

如圖所示，這種現象使得ID /VDS特性曲線在飽和區出現非零斜率，因而使得源和漏之間的電流源非理想。

需要注意的時，只當器件工作在飽和區時，需要考慮溝道長度調制效應。 在三極管區，不存在溝道長度調制效應。

亞閾值導電性

在分析MOSFET時，我們一直假設：當VGS下降到低于VTH時器件會突然關斷。 實際上，當VGS約等于VTH時，一個“弱”的反型層仍然存在。 甚至當VGS

式中，I0正比于W/L，VT=kT/q。 我們稱器件工作在弱反型區，當VGS >VTH時，器件工作在強反型區。 亞閾值導電會導致大的功率損耗，造成不必要的功率消耗。

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