MOS晶體管通用電荷薄層模型作用及其重要特征

7.4.5節中，我們已經說明怎樣用4.3節中的通用模型來計算各種電荷。最后得到的表達式適用于所有反型區。對這些電荷求導可得電容（這不是一件容易的事）。除非對本體電荷采用采用近似式(類似于4.4節中導出近似強反型時所用的近似式)否則最后得到的表達式太長。

為了說明在所有反型區中電容的變化情況，可以固定VDS，  畫出電容與VGS的關系曲線。這就是在畫圖7.9和圖8.10時所采用的方法。最后得到的電容曲線示于圖8.17中，并在所有區域中都和實驗符合得很好。MOS晶體管通用電荷薄層模型。在圖8.18中，我們畫出了在中反型附近，放大水平標度后的曲線。顯然，在這一區域，強反型表達式和弱反型表達式都完全失敗了。但是在許多電路CAD所用的模型中，還是認為弱反型表達式和強反型表達式的有效區是緊挨的。

圖8.19中，我們比較了gmb／gm，Cbs／Cgs和Cbd／Cgd?？梢娛?8.3.15)近似地得到了證明。

耗盡

在耗盡區，有關的電容只有Cgd。把相應的柵電荷公式(7.4.46)代入定義式(8.3.5)就可得到與弱反型時一樣的表達式：

應當注意，上述表達式是通過假設一個具有明顯邊緣的，完全的耗盡區而推導出來的。然而，若VGB接近VFB(相差小于幾個Φt)，則就不能明確地定義這樣一個耗盡區了，因而上面的表達式將或多或少存在誤差。MOS晶體管通用電荷薄層模型。通過考慮氧化層下面載流子的分布(附錄F)，并結合式(2.6.8)可以進行更精確的計算。

積累

在推導積累區電荷表達式的過程中(7.4.7節)，  曾經假設正好位于氧化層之下的大量空穴建立起一導電薄層。運用這一描述或直接把柵電荷公式(7.4.47)代入Cgb的定義式(8.3.5)，  可得出

上面關于“導電薄層”的論述只有在深度積累區才真正有效。若VGS只稍微低于VFB，則“薄層”將不會滿意地形成，因而式(8.3.40)將不是十分準確的。再有，考慮運動載流子隨深度的分布(附錄F)，  并結合式(2.6.8)，  可以精確地計算Cgb。圖8.20表示了積累區和耗盡區中的電容Cgb。虛線代表式(8.3.39)和式(8.3.40)，實線表示更加真實的特性。

短溝道效應和窄溝道效應

由于存在二維效應，短溝道器件的電容難于計算人們常常依靠測量來解決，  但測量本身也是困難的。由于這樣一些器件的電容可能較小，故很容易被由非本征效應，封裝和測量線路引起的寄生電容所掩蓋。為了使這樣一些測量比較容易進行，部分測量裝置可和被測晶體管一起集成在同一芯片上。MOS晶體管通用電荷薄層模型。一般情況下，可以觀察到電容—電壓特性，該特性和溝道長而寬的器件的相應特性定特性相似。但是更困難的工作是：在這些特性曲線上確定出各特定的工作區，因為從這一區到另一區的過渡是十分緩慢的。對于窄溝道器件，電容測量給出了有效溝道寬度與柵電壓的依賴關系(5．4．3節)。

在缺乏完全的解析結果的情況下，短溝道和(或)窄溝道器件的電容可以利用本章所導出的表達式來近似模擬，這時，表達式中的VT和W要用5.4節中所討論的有效量和來代替。

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