MOS晶體管工作的流體動態模似解析

現在我們來介紹一種流體動態模似，它有助于增加關于晶體管工作的直觀知識^【72】。為簡單起見，這種模擬將對應于Q′_o，ΦMS和NA均可忽略的器件。不難檢查，對于這樣一個器件，有VFB≈0，ΦF≈0，γ=0和VT≈0。我們還將忽略弱反型區內的電流，并假定只有當VGS>VT（=0）時，這器件才導通。

這一模擬如下。電子對應于流體；電流流動對應于流體的凈流動；源和漏對應于兩個很大的池子，每個池子被這種流體充到液面為一定高度。由于假定池子很大，在一個合理的觀察時間間隔內，流體從一個池子移動到另一池子將不會明顯地改變池內的液面高度。這對應于任憑電流流動，晶體管源、漏處的電勢保持恒定。這兩個液池被一個活塞隔開，它對應于柵，如圖4.15a所示。襯底電勢對應于圖中所示的“參考液面”。電勢是從參考液面向下度量的。源、柵和漏相對于襯底的電勢對應于圖中所示的距離SB、GB和DB，并均取正值。圖4.15a中，GS=GB-SB為負[對應于晶體管中VGS<0（=VT）]。這時“溝道”截止，源、漏之間無聯系?，F在增加GB，如圖4.15b所示，因而GS=GB-SB變為正的[對應于晶體管的VGS>VT（=0）]。溝道現在被流體充滿。源和漏之間的聯系有了可能，但是在圖4.156所示的情況下，并不存在液體的流動，這是由于DB=SB，從而DS=DB-SB=0的緣故。深度對應于晶體管中的表面勢。因為這應是與考慮中的簡化晶體管[式（4.4.7）中的фB≈0]相對應的情況，故取SB和DS的共同高度。溝道中流體的總量正比于距離GB-。對于考慮中的簡化晶體管，式（4.3.13）不難給出▏Q′_I▕=C′_o（VGB-ψ_s），因而相似性成立。

現在增加DB，如圖4.15c所示，因而DS=DB-SB變為正的。此時可觀察到如圖中所示的液體流動。距離由SB單調地變化到DB。隨著DB進一步增加，液流不斷增加，直到DB變得大于GB，即DS>GS，如圖4.15d所示。這種情況與晶體管的VDS>VGS-VT=VGS-0=V′DS 情況相對應。于是，進一步增加DS將不再影響液流，也就是說，液流呈現“飽和”狀態。注意，流體從源端慢慢地進入溝道，隨著它向漏端靠近，運動越來越快以保持固定的流量，因為靠近漏端處單位面積的流體總量變小了。這一點也和對晶體管工作在飽和區的簡化描述存在著相似性。

我們將會看到，這種流體動態模擬還可進一步對電荷運動提供直觀知識，這一點將在第7章中討論。.

聯系方式：鄒先生

聯系電話：0755-83888366-8022

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯系地址：深圳市福田區車公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1

請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號

請“關注”官方微信公眾號:提供  MOS管  技術幫助