MOS晶體管擊穿對ID-VDS特性的影響分析

對一個MOS晶體管所加的各種電壓值應該受到限制，以避免幾種形式的擊穿。其中之一是結擊穿。當結上所加的反偏電壓超過某個值時，則由襯底與漏區或襯底與源區所構成的結將導通一個大電流（由于在這種結中靠近表面的電場受到柵的影響，故上面所說的某個值隨柵電勢而定，并且可能與普通結理論所預計的值不同）。結擊穿甚至在器件截止時也會發生。當器件導通時，溝道中快速運動的載流子可能撞擊硅原子而使它們電離，產生電子一空穴對，這一現象稱為碰撞電離。這些新產生的電子一空穴對又可獲得足夠的能量去撞擊硅原子，從而產生更多的電子一空穴對，如此等等。這一現象稱為雪崩效應，在靠近漏的夾斷區內這一現象更為明顯，因為那里的電場可能很強。于是將會有大于器件的普通模型所預計的電流流動，這一現象稱為溝道擊穿。

上述兩種擊穿都是非破壞性的。只要沒有出現因過熱現象而造成的大損壞，造成擊穿的大電壓一旦移去，器件將恢復正常工作。這類擊穿對器件特性的影響示于圖4.23。

一種破壞性的擊穿過程是氧化層擊穿。這一現象發生在當柵絕緣層內的場強超過某個值時（對于二氧化硅，約為600V/μm）。這種擊穿的結果是使絕緣層永久短路。我們知道靜電荷（例如用赤手觸摸器件而帶入的電荷）會引起氧化層擊穿。由于這一原因，常常在MOS集成電路中與晶體管柵端相連的那些輸入端上使用保護器件。

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