MOS管襯底偏置效應（體效應）對閾值電壓的影響

MOS管襯底偏置效應

由許多MOS管所構成的MOS集成電路中，很多管子做在同一塊襯底上，這時就不能把所有MOS管的源極與公共的襯底相連，勢必有些管子的襯底相對源極加上了一個反向偏置電壓，由于電壓的影響，使增強型MOS管的開啟電壓增大，而使耗盡型管向增強型管的方向變化，n溝MOS管襯底加偏置的情況如圖1.2-6所示。

在MOS的襯底與源之間加了反偏電壓后，溝道與襯底之間的耗盡區寬度變大，帶負電的離子增多，從而耗盡區內有較多的負電荷。MOS管襯底偏置效應。在此同時，由于柵極電壓沒有變化，所以柵極上的正電荷域沒有改變。按照整個系統的電荷守恒原理，硅表面總的負電荷量也不應改變。由此可見，耗盡區中空間負電荷的增加必然會使溝道中電子電荷密度相應減少，因此導致溝道導電能力的減弱。若仍要維持溝道內原有的電子電荷密度，以保持其導電性能，必需增加柵極電壓VGS來增加正電荷總量以補償引起的空間電荷區中負電荷的增加。n溝道MOS管的開啟電壓就相應提高了。MOS管襯底偏置效應。顯然，VBS越大，開啟電壓的增加量ΔVT也越大。下面來討論ΔVT。

由于反向偏壓的作用，溝道和襯底間的耗盡層向襯底內部擴展，耗盡層中的電荷增多，與（1.2-6）式相似，可表示為：

其閾值電壓為：

（1.2-16）式減去（1.2-12）式，即得ΔVT：

式中

稱為體效應因子。從而：

對于P溝增強型MOS管，ΔVT<0，即：

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