MOS器件建模及仿真ppt课件

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1、华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去概述概述 以硅基器件为代表的半导体器件在电子信息以硅基器件为代表的半导体器件在电子信息技术及产业中的应用使人类社会已进入了信息化、技术及产业中的应用使人类社会已进入了信息化、网络化时代网络化时代.在全球信息化和经济全球化的进程在全球信息化和经济全球化的进程中中,以通信、计算机、网络、家电为代表的信息以通信、计算机、网络、家电为代表的信息技术和信息产业获得了迅猛发展，而技术和信息产业获得了迅猛发展，而信息技术的信息技术的迅速发展依赖于迅速

2、发展依赖于半导体技术的迅猛发展，所以说，半导体技术的迅猛发展，所以说，半导体技术是信息技术的基石。半导体技术是信息技术的基石。材料材料器件器件电路电路系统系统华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 MOSFET是超大规模集成电路芯片（是超大规模集成电路芯片（CPU、RAM等）中最重要的器件等）中最重要的器件.CMOS技术因其抗噪声能力强技术因其抗噪声能力强和静态功耗低等优点已成为和静态功耗低等优点已成为VLSI的主流技术的主流技术.近些年，薄膜晶体管（近些年，薄膜晶体管（T

3、FT）因在显示技术、集）因在显示技术、集成传感器、成传感器、IC领域有潜在的应用前景而受到广泛关领域有潜在的应用前景而受到广泛关注。注。MOS MOS电路设计电路设计IC设计设计器件模型器件模型电路模拟器电路模拟器（DC、AC及瞬态分析）及瞬态分析）华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 MOSFET MOSFET模型模型 器件模型是通过器件模型是通过I-V,C-V以及器件中载流子输运过程以及器件中载流子输运过程描述器件的端特性，这些模型应能够反映器件在所有描述器件的端特性

4、，这些模型应能够反映器件在所有工作区域的特性工作区域的特性.分为物理模型和等效电路模型。分为物理模型和等效电路模型。器件物理模型器件物理模型根据器件的几何图形、掺杂分布、载流子输运方程和材根据器件的几何图形、掺杂分布、载流子输运方程和材料特性等预测器件的端特性和输运特性料特性等预测器件的端特性和输运特性.特点：特点：1 1）通常需要二维或三维的数值计算；）通常需要二维或三维的数值计算；2 2）能揭示器件的内在物理效应；）能揭示器件的内在物理效应；3 3）一般只适用于器件物理研究和器件开发；）一般只适用于器件物理研究和器件开发；4 4）部分工作区能找到收敛的解析模型，可应用于电）部分工作区能找到

5、收敛的解析模型，可应用于电 路模拟器路模拟器.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 等效电路模型等效电路模型将器件等效成由一些基本单元组成的电路，器件特性由将器件等效成由一些基本单元组成的电路，器件特性由该等效电路特性来描述该等效电路特性来描述.特点：特点：1 1）可解析求解；）可解析求解；2 2）不能揭示器件的内在物理效应；）不能揭示器件的内在物理效应；3 3）适合于电路模拟器）适合于电路模拟器.l 电路模拟器的功能电路模拟器的功能1 1）DCDC模型模型-静态模型；静

6、态模型；2 2）瞬态模型）瞬态模型-大信号动态模型；大信号动态模型；3 3）ACAC模型模型-小信号模型小信号模型.电路模拟器对晶体管模型的要求电路模拟器对晶体管模型的要求准确、简单准确、简单华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 电路模拟器中常用的器件模型电路模拟器中常用的器件模型1 1）解析模型）解析模型-模型方程直接由器件物理导出模型方程直接由器件物理导出.A A）薄层电荷模型（基于表面势）薄层电荷模型（基于表面势）-该模型在所有工作区该模型在所有工作区域内连续；可精

7、确计算；需要迭代求解域内连续；可精确计算；需要迭代求解.B B）半经验解析模型）半经验解析模型-根据主要的物理现象，对器件的不根据主要的物理现象，对器件的不同工作区域进行近似求解同工作区域进行近似求解.解析模型的优点：解析模型的优点：A A）描述了物理过程和几何结构之间的关系；）描述了物理过程和几何结构之间的关系；B B）描述了器件的电学特性）描述了器件的电学特性.2 2）查表模型）查表模型-建立器件特性数据库（系数表），通过查表建立器件特性数据库（系数表），通过查表得到新器件的电流和电导值得到新器件的电流和电导值.3 3）经验模型）经验模型-模型方程基于实验数据的曲线拟合模型方程基于实验数据

8、的曲线拟合.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 MOSFET MOSFET模型参数提取模型参数提取 MOS晶体管模型中的参数一般通过测量大量的不同晶体管模型中的参数一般通过测量大量的不同尺寸（不同沟道长度和宽度）的实验器件样品得到尺寸（不同沟道长度和宽度）的实验器件样品得到（即从各种不同尺寸（即从各种不同尺寸MOSFET的的I-V和和C-V曲线中提取曲线中提取模型参数）模型参数）.课程主要内容：课程主要内容：FET基础知识回顾基础知识回顾 MOSFET主要模型简介主要模

9、型简介 OTFT基础知识及模型探讨基础知识及模型探讨 TFT模型参数提取方案简介模型参数提取方案简介华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去课程论文题课程论文题1、探讨、探讨TFT器件（非晶硅器件（非晶硅TFT、ZnO-TFT、P3HT-TFT）阈）阈值电压的定义、模型及值电压的定义、模型及Vth提取方法。提取方法。2、探讨工作于积累态的、探讨工作于积累态的TFT的关态电流形成机理和模型。的关态电流形成机理和模型。3、探讨、探讨MIS结构结构C-V曲线中积累区电容曲线中积累区

10、电容-频率依赖特性及建模。频率依赖特性及建模。4、探讨、探讨TFT器件噪声特性的测试方法及模型。器件噪声特性的测试方法及模型。5、TFT器件中体陷阱态与界面陷阱态的形成机理、对器件中体陷阱态与界面陷阱态的形成机理、对I-V和和C-V的影响机理以及测试表征方法。的影响机理以及测试表征方法。6、TFT的源、漏接触电阻的形成机理、表征方法和抑制措施。的源、漏接触电阻的形成机理、表征方法和抑制措施。华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去非晶硅非晶硅TFT多晶硅多晶硅TFT有机有机T

11、FT华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第一章第一章MOSFET基础基础 半导体方程半导体方程 泊松方程：泊松方程：)(ADsNNnpq)(002ADsisiNNnpq)(0ADsiNNnpq 电子与空穴的连续性方程：电子与空穴的连续性方程：RJqtpRJqtnpn11 上式中，上式中，R R=U U-G G ，U U、G G 、R R 分别为复合率、产生率和分别为复合率、产生率和净复合率。净复合率。R R 0 0 表示净复合，表示净复合，R R 0 V VT T 时时,

12、栅下的栅下的P P型硅表面发生强反型型硅表面发生强反型,形成形成连通源区和漏区的连通源区和漏区的N N型沟道型沟道,产生漏极电流产生漏极电流I ID D.对于恒定对于恒定V VDS DS,V VGSGS越大越大,则沟道中的则沟道中的可移动电子可移动电子就越多就越多,沟道电阻就越小沟道电阻就越小,I ID D 就越大就越大.VGS来控制沟道的导电性来控制沟道的导电性,从而从而控制漏极电流控制漏极电流 ID,是一种电压是一种电压控制型器件控制型器件.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇

13、敢地冲出去nrnEEprpEpCCnrnEBnEpEEIIIIIIIIIIIII,InEIpCInrIprIpEpnp晶体管载流子输运示意图晶体管载流子输运示意图)(112/LWRRnbbbe华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去3、MOSFET的特性的特性 N N 沟沟 MOSFETMOSFET当：当：V VT T 0 0时时,称为增强型称为增强型,为常关型为常关型.零栅压时无导电沟道零栅压时无导电沟道.V VT T 02f)：eQVst2/华南理工大学电子与信息学院华南

14、理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 MOS MOS结构的电容电压关系结构的电容电压关系定义式：定义式：VdQdCgggCQVoxgsmsgCCCCosoxg111又又CQddVdoxgsg即：即：推知：推知：图图4-16 MOS电容等效电路电容等效电路华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 MISMIS结构电容器的等效电路推导结构电容器的等效电路推导由高斯定理：由高斯定理：EQi

15、0可得可得)()()(tQttVCssGox)()(tVVtVGGG)()(ttsss对于小信号，将对于小信号，将Qs(t)泰勒展开，保留前两项，可得泰勒展开，保留前两项，可得)()()()()()()()(tCQtdQdQtQQtQssssssssssssss（1）代入（代入（1）整理得）整理得QVCssGox)(ssssGoxCVC)()(VsCsCoxCGoxs)(1)(CCC)(Cssox1-oxssssVQVQCGGss所以所以ssssdQd-)(C华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿

16、毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 多数载流子响应时间多数载流子响应时间在积累状态和耗尽状态时，电容来源于多数载流子对交流小在积累状态和耗尽状态时，电容来源于多数载流子对交流小信号的响应引起的流入和流出硅耗尽层。信号的响应引起的流入和流出硅耗尽层。当外加交流小信号的周期远大于半导体层的介电迟豫时间时当外加交流小信号的周期远大于半导体层的介电迟豫时间时多数载流子能跟随小信号的变化而变化。即多数载流子能跟随小信号的变化而变化。即:Dw1这里，这里，sD 少数载流子响应时间少数载流子响应时间在反型状态下，当外加交流小信号在反型状态下，当外加交流小信号的周期远大于少数载流子响应时间的周期远大于少数载流子响应时间

17、时，少数载流子能跟随小信号的变时，少数载流子能跟随小信号的变化而变化。即化而变化。即:Rw1（少子响应时间）（少子响应时间）D华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 少数载流子响应机理少数载流子响应机理（1）从背接触通过扩散、漂移产生（高温）从背接触通过扩散、漂移产生（高温）（2）耗尽层中的产生与复合（室温）耗尽层中的产生与复合（室温）（3）外部反型层提供（反型层不是由栅压引起）外部反型层提供（反型层不是由栅压引起）（1）和（）和（2）的温度点位置决定于半导体中能隙中央位置

18、陷）的温度点位置决定于半导体中能隙中央位置陷阱能级密度大小。阱能级密度大小。扩散模式扩散模式(a)、(b)为少子通过为少子通过扩散方式流过扩散方式流过MOS电容的能带图电容的能带图华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去负半周：反型层空穴漂移至表面而增加，耗尽层的空穴产负半周：反型层空穴漂移至表面而增加，耗尽层的空穴产生浓度梯度，准中性区形成空穴向半导体表面扩散，中性生浓度梯度，准中性区形成空穴向半导体表面扩散，中性区空穴和电子的俘获减弱（发射占主导），引起电子从陷区空穴和电

19、子的俘获减弱（发射占主导），引起电子从陷阱态中发射，进入导带而流出。阱态中发射，进入导带而流出。正半周：反型层表面空穴减少，耗尽层的空穴产生浓度梯度，正半周：反型层表面空穴减少，耗尽层的空穴产生浓度梯度，准中性区形成空穴向基底扩散，中性区空穴和电子的俘获占准中性区形成空穴向基底扩散，中性区空穴和电子的俘获占主导，引起空穴被陷阱态中俘获，与导带注入电子复合。主导，引起空穴被陷阱态中俘获，与导带注入电子复合。华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 产生与复合模式产生与复合模式耗

20、尽层中的载流子（空穴）耗尽层中的载流子（空穴）在小信号电场作用下被驱使在小信号电场作用下被驱使至硅表面（至硅表面（耗尽层耗尽层）耗尽层中载流子耗尽层中载流子(空穴空穴)减少（或减少（或过剩过剩）耗尽层产生占主导耗尽层产生占主导（空穴被陷阱俘获空穴被陷阱俘获）空穴（或电子）补充其减少，空穴（或电子）补充其减少，产生的电子通过底欧姆接触产生的电子通过底欧姆接触流出（流出（流入流入）导带）导带(以以n-Si为例为例)(c)、(d)为少子通过产生复合方式流过为少子通过产生复合方式流过MOS电容的能带图电容的能带图华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出

21、或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去界面陷阱界面陷阱：在能隙中存在能级分布。（来源？）：在能隙中存在能级分布。（来源？）体陷阱体陷阱：在能隙中存几个特定能级位置。（来源？）：在能隙中存几个特定能级位置。（来源？）在强反型状态下，靠近能隙中央的体陷阱对产生与复合起主导作用。在强反型状态下，靠近能隙中央的体陷阱对产生与复合起主导作用。通过陷阱形成有效产生与复合的条件：通过陷阱形成有效产生与复合的条件：（1）陷阱能级离费米能级几个）陷阱能级离费米能级几个kT/q(陷阱能级俘获与发射随陷阱能级俘获与发射随小信号变化）。小信号变化）。（2）空穴和电子的俘获与发射率相同。

22、（能隙中央附近的）空穴和电子的俘获与发射率相同。（能隙中央附近的陷阱）。陷阱）。在强反型状态下，界面陷阱通常只满足两个条件中的一个，在强反型状态下，界面陷阱通常只满足两个条件中的一个，难以同时满足两个条件。难以同时满足两个条件。注注:(1)强反型，产生与复合电流不随栅压变化。强反型，产生与复合电流不随栅压变化。(2)界面陷阱密度界面陷阱密度1010 cm-2eV-1,界面陷阱可同时满足两条件。界面陷阱可同时满足两条件。华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 电子（空穴）俘获

23、与发射导纳电子（空穴）俘获与发射导纳),(),(),(1),(),(),(txfenqtxntxfCnqtxrtxrqtxinTnTban可以推证：可以推证：)(1)1(),(002xnCfjwkTffnqjwtxYnooTn由串联由串联RC网络分析可得：网络分析可得：)1(002ffnkTqCTT)()1()(002xnCfnkTqxGnTn俘获与发射形成电子电流可表示为：俘获与发射形成电子电流可表示为：同理空穴俘获与发射形成导纳为：同理空穴俘获与发射形成导纳为：)(1)1(),(002xpCfjwkTffnqjwtxYpooTp由串联由串联RC网络分析可得：网络分析可得：)1(002ffn

24、kTqCTT)()(002xpCfnkTqxGpTp华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 MIS完整的等效电路完整的等效电路)(CjwCjwGCCjwGCjwYTIpTInDs)(1*CjwCjwGGGCjwGCCjwTIpnnIpTI华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去实际实际MOS结构电容结构电容C-V曲线：曲线：-6-4-20244550556

25、06570 C(pF)VG(V)1 MHz 100 KHz(a)-4-20242030405060708090 Capacitance(pF)Gate Voltage(V)1 MHz 10 KHz(b)-6-4-20244045505560655.0 x10-61.0 x10-51.5x10-52.0 x10-5 Capacitance(pF)Gate Voltage(V)f=1 MHz Conductance(S)(a)-6-4-2024620304050607080901000.02.0 x10-54.0 x10-56.0 x10-58.0 x10-51.0 x10-4 Capacitan

26、ce(pF)Gate Voltage(V)Conductance(S)f=1 MHz(b)C-V and G-V of Au/P3HT/HfO2/Si capacitors.(a)annealed in O2,(b)NH3华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去-15-10-505101515202530 Capacitance(nF/cm2)Gate Voltage(V)1 MHz 100 kHz 10 kHz(a)-15-10-505101515202530 capaci

27、tance(nF/cm2)Gate Voltage(V)1 MHZ 100 kHz 10 kHZ(b)-15-10-505101514161820222426 Capacitance(nF/cm2)Gate Voltage(V)Unmodified OTS modifiedf=1 MHz(a)-15-10-505101515202530 Capacitnace(nF/cm2)Gate Voltage(V)Unmodified OTS MOdifiedf=10 kHz(b)C-V of Au/P3HT/SiO2/Si capacitors.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾

28、袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去-10-8-6-4-202468222426283032 Capacitance(nF/cm2)Gate voltage(V)1 MHz 500 KHz 100 KHz 10 KHz(a)-15-10-5051015203040506070809010 KHz100 KHz500 KHz1 MHz Capacitance(nF/cm2)Gate voltage(V)(b)-6-4-202460501001502002501 MHz100 KHz10 KHz Capacitance(nF/cm

29、2)Gate voltage(V)(c)-6-4-2024650100150200250300 Capacitance(nF/cm2)Gate voltage(V)10 KHZ100 KHz500 KHz1 MHz(d)C-V of various MIS structures as a function of test frequency.(a)Au/SiO2/Si structure,(b)Au/P3HT/SiO2/Si structure,(c)Au/HfTiO/Si structure,(d)Au/P3HT/HfTiO/Si structure.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电

30、子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去5、MIS的的C-VC-V测试的应用测试的应用u 采用光照下深耗尽高频采用光照下深耗尽高频C-V测试测试(photonic DD HF-CV)表征界面态表征界面态(Ref.IEEE T.E.D.50(4):1131,2003)华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留

31、恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去u 采用低频采用低频C-V测试表征界面态测试表征界面态Ref.AP.L.,92:133512 2008华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去u 采用多频采用多频C-V测试表征界面态测试表征界面态Ref.IEEE EDL,31(3):231,2010华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去华南

32、理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去1、衬底均匀掺杂的、衬底均匀掺杂的MOSFET的阈值电压的阈值电压第二章第二章MOSFET阈值电压模型阈值电压模型模型假设模型假设:(1)长沟和宽沟，不考虑边缘效应长沟和宽沟，不考虑边缘效应;(2)缓变沟道近似缓变沟道近似-沿沟道方向的电场远小于垂直沟道方向的沿沟道方向的电场远小于垂直沟道方向的电场电场;（一维泊松方程有效）（一维泊松方程有效）(3)沟道表面势和电荷沿沟道方向受沟道表面势和电荷沿沟道方向受Vds、Vsb控制控制;由由Vds和

33、和Vsb引起的沟道电势引起的沟道电势Vcb(y)为为VVVyVdssbsbcb)(y=0(源端）源端）y=L(漏端）漏端）表面势变为：表面势变为：s+Vcb(y)华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去CyQyVVoxssfbgb)()(CyQVVoxssfbgs)(在在Vds很小时，很小时，s+Vsb(y)代替代替s(y),且且Vgb=Vgs+VsbMOSFET三个工作区域三个工作区域积累区积累区耗尽区耗尽区反型区反型区华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火

34、灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去阈值电压阈值电压：当硅表面出现强反型时所加的栅偏压当硅表面出现强反型时所加的栅偏压.刚反型时，刚反型时，QiVth,s s不随不随VgsVgs变化变化即即s锁定。锁定。影响影响Vth的因素？的因素？华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2、衬底非均匀掺杂的、衬底非均匀掺杂的MOSFET的阈值电压的阈值电压强反型条件判据强反型条件判据：1)nNVistfsiln2(2表面

35、）nNXNVibdmtsi2)(lnsbsidQddQd-适于低剂量的沟道注入适于低剂量的沟道注入.2)表面少子浓度等于耗尽区边缘多子浓度时为强反型表面少子浓度等于耗尽区边缘多子浓度时为强反型.3)反型区电荷密度反型区电荷密度Qi和耗尽区电荷密度和耗尽区电荷密度Qb对表面势对表面势s的的微分相等时为强反型，即：微分相等时为强反型，即：所以，所以，nNNVibtsi2lnXdmdxxNXNdm0)(1增强型器件增强型器件Vth 模型模型华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去增

36、强型器件浅注入模型增强型器件浅注入模型：调阈值电压的注入深度浅，注入：调阈值电压的注入深度浅，注入杂质位于无限薄的硅层中，即位于杂质位于无限薄的硅层中，即位于Si-SiO2界面界面.VVVsbsisifbth11VCDqVVsbsioxisifbthCNqoxssi012Di为注入剂量为注入剂量.增强型器件深注入模型增强型器件深注入模型1)耗尽层宽度耗尽层宽度XdmXi(注入深度）注入深度）-认为表面杂质均匀分布认为表面杂质均匀分布.nNVistsiln2式中式中2)耗尽层宽度耗尽层宽度XdmXi(注入深度）注入深度）VVCXNNqVVsbsioxisifbthbs0)()(220NNXqVb

37、ssioi关键是如何表达关键是如何表达Qb?(p.196)NXDNbiisCQVVoxsibsifbth)(华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去增强型器件掺杂变换模型增强型器件掺杂变换模型 背景背景:(1)Vsb1 V;(2)Xi与与Xdm相比拟相比拟 思路：杂质变换思路：杂质变换 将实际杂质分布变换成等效掺杂浓度将实际杂质分布变换成等效掺杂浓度Neq和深度和深度Xeq。该模型条件：该模型条件：-以尺寸无关杂质变换以尺寸无关杂质变换 （1）沟道区内的总感应电荷）沟道区内的

38、总感应电荷Qs守恒；守恒；（2）表面势）表面势 为常数。为常数。s由条件（由条件（1）得：）得：)(XXNqXNqXNqidmbiseqeq由条件（由条件（2）得：）得：NqXeqssieq2)1(112isbssbsbsiseqNNNNNNNNVVVsbsisifbth11CNoxeqsiq012NbNsXiXeqNeq华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去补偿器件补偿器件Vth 模型模型-沟道注入与衬底或阱中杂质类型相反沟道注入与衬底或阱中杂质类型相反的杂质的杂质NNb

39、XNsXiXdmXNqXXNqQisidmbb)()(22022/10NNXqVNqXbssiisbsibsidmCQVVoxsibsifbth)(利用耗尽层近似下泊松方程利用耗尽层近似下泊松方程及其边界条件可得：及其边界条件可得：利用利用可推知：可推知：VVCXNNqVVsbsioxisifbthbs0)()(220NNXqVbssioiVth 经验模型经验模型VGVGVVbsbsfffbth1211122式中式中G11和和G12为拟合因子，通过实验数据拟合而得为拟合因子，通过实验数据拟合而得.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财

40、物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去耗尽型器件耗尽型器件Vth 模型模型图图5.12 n沟耗尽型沟耗尽型MOSFET的截面图的截面图(a)和电荷分布图和电荷分布图(b)对于耗尽型器件，在对于耗尽型器件，在Vgs0时，沟道是导通的时，沟道是导通的.沟道夹断沟道夹断时，在栅极上所加的电压为阈值电压时，在栅极上所加的电压为阈值电压Vth.沟道杂质阶梯分布近似沟道杂质阶梯分布近似华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VVNNNXCXNqVVsbjdsbjs

41、bbsiioxisfbth)(210NNNNqXCbsbssisiioxd0021)(2112110VNqCCCCXNqVVsbjbsiioxioxisfbthd为耗尽型器件的体因子，当为耗尽型器件的体因子，当NsNb时，时，Vth近似为近似为XCisii0式中式中式中式中0 夹断条件：夹断条件：Qim=Qjn+Qsc；Xi=Xs+XnXNqQisimXNqQnsjnXNqQsssc Xn由由pn理论在耗尽近似计算得到，再计算出理论在耗尽近似计算得到，再计算出Qjn Xs为表面耗尽层宽度，由为表面耗尽层宽度，由MOSFET电容采用耗尽近似得到，电容采用耗尽近似得到，再计算出再计算出Qsc 再利

42、用夹断时再利用夹断时Vgs=Vth，得到：，得到：华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去短沟道效应下的短沟道效应下的Vth 模型模型源、漏端源、漏端pn结分享沟道区电荷，使沟道耗尽区呈梯形。结分享沟道区电荷，使沟道耗尽区呈梯形。短沟道下，短沟道下，W固定，固定，Vth 随随L减小而减小；减小而减小；L固定，固定，Vth 随随W减小减小而增大而增大 (不考虑源、漏附近自建电场影响，不考虑源、漏附近自建电场影响，|Qb|=qNbXdm)电荷分享模型电荷分享模型华南理工大学电子与

43、信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去CQ22ox1（短沟）VVVsbfffbth)121(1XXLXQQjdmjb式中式中Xj为源衬、漏衬为源衬、漏衬pn结的结深结的结深.结论：结论：（1）为了减小沟道效应，在）为了减小沟道效应，在ULSI集成电路制造中栅氧化层厚集成电路制造中栅氧化层厚度采用等比例缩小；度采用等比例缩小；（2）Nb越低，越低，Xdm越大，短沟道效应越大，所以在亚微米器越大，短沟道效应越大，所以在亚微米器件中，离子注入使衬底表面高掺杂，减小短沟道效应。件中，离子注入使衬底表

44、面高掺杂，减小短沟道效应。（3）Xj越大，短沟道效应越大。越大，短沟道效应越大。（4）采用埋沟工艺抑制电荷分享，减小短沟效应。）采用埋沟工艺抑制电荷分享，减小短沟效应。Q1的大小与电荷分享模型相关。如图的大小与电荷分享模型相关。如图5.14(a)、(c),图图5.15华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去CQ22oxwVVVsbfffbth（窄沟）窄沟道效应下的窄沟道效应下的Vth 模型模型)2(wVWGQsbfldW式中式中GW为过渡区拟合参数为过渡区拟合参数.在栅压作用

45、下场氧化层与栅氧化之间的鸟嘴过渡区会形在栅压作用下场氧化层与栅氧化之间的鸟嘴过渡区会形成栅控耗尽区（图成栅控耗尽区（图5.20所示），当沟宽所示），当沟宽WVth)时，漏电流中扩散电流时，漏电流中扩散电流可忽略，只考虑漂移电流。可忽略，只考虑漂移电流。)()0()()0()(yVVyVysbcbsf2)0()(2)(yVVysbfs强反型时强反型时所以所以VdyQLWIcbisdsVVVdssbsb)(dVyQLWVdsis)(01.MOSFET的线性区的线性区将上式将上式 代入代入)(ys)()()(yyVVCyQssfbgboxi得：得：)()(2)(yQyVVVCyQbffbgsoxi假

46、定沿沟道方向假定沿沟道方向Qb是固定的是固定的(与与Vds无关无关)，则有：，则有：VCyQsbfoxb2)(华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去所以：所以：2)(2)(VyVVVCyQsbfffbgsoxi即：即：)()(yVVVCyQthgsoxidVyQLWIVdsisds)(0代入代入得到：得到：VVVVLWCIdsdsthgsoxsds5.0VVVLWCIdsthgsoxsdsVdsVds时，工作线性区，时，工作线性区，Ig减小减小.栅电流相关结论：栅电流相关结

47、论：2）当）当tox足够小时，栅电流也可由热空穴注入栅氧化层而形成足够小时，栅电流也可由热空穴注入栅氧化层而形成.(空穴来源热电子碰撞离化形成并被沟道电场加速）空穴来源热电子碰撞离化形成并被沟道电场加速）.3）对于）对于P沟沟MOSFET，栅电流峰值发生在低，栅电流峰值发生在低Vgs处，处，Igs由雪由雪崩热电子（由空穴碰撞离化产生），而不是沟道热空穴形成崩热电子（由空穴碰撞离化产生），而不是沟道热空穴形成.当当|Vgs|较高时，较高时，Ig由热空穴形成由热空穴形成.4）P沟沟MOSFET的的Ig高于高于N沟沟MOSFET的的Ig（约两个数量（约两个数量级）级）,因因VgsVds,在在p沟沟M

48、OSFET中中Eox有利于电子注入。有利于电子注入。华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去MOSFET的退化机制的退化机制 退化现象：退化现象：MOSFET在连续的工作电压作用后，器在连续的工作电压作用后，器件特性件特性(Vth、Ids、gm、S等）发生变化的现象等）发生变化的现象.原因：沟道（特别是漏端附近）原因：沟道（特别是漏端附近）,强电场引起的热载强电场引起的热载流子效应造成栅介质层损伤（栅介质层中形成电荷陷阱）流子效应造成栅介质层损伤（栅介质层中形成电荷陷阱）和半

49、导体和半导体/栅介质层之间界面损伤（生成界面电荷）栅介质层之间界面损伤（生成界面电荷）.热载流子效应机制：热载流子效应机制：（1）沟道热电子：沟道内电子加速获得足够能量注入）沟道热电子：沟道内电子加速获得足够能量注入栅介质层栅介质层.（2）漏雪崩热载流子）漏雪崩热载流子:漏端强电场下的雪崩倍增效应漏端强电场下的雪崩倍增效应,产生热电子和热空穴产生热电子和热空穴.(发生条件：发生条件：VdsVgsVth）华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去（3）衬底热电子：耗尽层中产生的电

50、子或衬底中性）衬底热电子：耗尽层中产生的电子或衬底中性区扩散过来的电子在向区扩散过来的电子在向Si/SiO2界面漂移过程中从表界面漂移过程中从表面耗尽层的高电场中获得能量后超过势垒面耗尽层的高电场中获得能量后超过势垒.(发生条发生条件：件：Vds=0,Vgs0,Vbs较大）较大）（4）二次产生的热电子：漏端附近的雪崩过程形成）二次产生的热电子：漏端附近的雪崩过程形成衬底空穴电流，该空穴电流又通过离化产生二次电衬底空穴电流，该空穴电流又通过离化产生二次电子子-空穴对，在薄栅介质和背栅电压较大时注入栅介空穴对，在薄栅介质和背栅电压较大时注入栅介质层质层.n沟沟MOSFET退化现象比退化现象比p沟沟

51、MOSFET严重严重.理由理由:（1）Si/SiO2界面处空穴的势垒高于电子界面处空穴的势垒高于电子.（2）空穴引起的电子）空穴引起的电子-空穴对产生率较低空穴对产生率较低.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去MOSFET退化特性的表征退化特性的表征 实验方案：（实验方案：（TFT器件而言）器件而言）（1）栅应力：加一定的栅电压（或），）栅应力：加一定的栅电压（或），Vds=0 V.（2）漏应力：加一定的漏电压，栅极悬空）漏应力：加一定的漏电压，栅极悬空.（3）同时加）同

52、时加Vgs和和Vds，相对大小可变化，相对大小可变化.（4）脉冲应力）脉冲应力.实验样品：不同的栅介质种类和厚度、不同的沟道长度的样品实验样品：不同的栅介质种类和厚度、不同的沟道长度的样品.测试方法：测试方法：（1）I-V（Ids-Vds、Ids-Vgs、Ig-Vgs及其迟滞曲线）；及其迟滞曲线）；（2）C-V（高低（高低C-V、准静态、准静态C-V、C-V迟滞）迟滞）;（3）噪声特性）噪声特性.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第四章第四章 OFET的工作原理及模型的

53、工作原理及模型 积累模式线性状态积累模式线性状态：假设：假设：(1)场效应迁移率为常数；场效应迁移率为常数；(2)源、漏极为欧姆接触。源、漏极为欧姆接触。kTVqpkTEsss2exp20对于对于p型半导体，表面电场：型半导体，表面电场：)()(xVVVCxQfbgi沟道区沟道区x位置的单位面积的诱导电荷：位置的单位面积的诱导电荷：工作原理工作原理：华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去|)(|0QxQWdxIdRIdVdd考虑有机半导体薄层体电导，则沟道区的电流电压关系考

54、虑有机半导体薄层体电导，则沟道区的电流电压关系 dpqQs0021)(2VVVVCLWIddthgid)(VVVthgd得到：得到：VCdpqVfbisth0式中式中耗尽模式耗尽模式：1)(21)(2sfbgiisqNxVVVCCxZ对于对于p沟沟OFET，当栅极加上正向电压时，在有机半导体与绝缘，当栅极加上正向电压时，在有机半导体与绝缘层界面半导体一侧将形成耗尽层，耗尽层宽度可表示成：层界面半导体一侧将形成耗尽层，耗尽层宽度可表示成：dVxZdWqndxIsd)(漏极电流漏极电流:华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断

55、，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去dZCZZdqNWqndxIisssd)(在半导体薄膜厚度小于绝缘层厚度时在半导体薄膜厚度小于绝缘层厚度时()()，线性区和，线性区和饱和区漏电流分别为饱和区漏电流分别为:CCisVVVCNnLWIdpgid)()(22,VVCNnLWIpgisatdVCdqNVCCdqNVfbisfbisssp)21(22线性区：线性区：饱和区：饱和区：夹断电压：夹断电压：积累模式饱和状态积累模式饱和状态 VVgd当当 时，漏极一边的积累层将变成耗尽层。时，漏极一边的积累层将变成耗尽层。华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃

56、生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去dVZdpqLWdVVVVCLWIVVVsatdggsthgisatd)()(,00,dZZZdNpqLWdVVVVCLWIisssthgisatddVsg)()(0020,)31(6)2(3022CCdNpqVVVCLWisssgthgiCCis在在 和掺杂浓度等于载流子浓度时，上式简化为和掺杂浓度等于载流子浓度时，上式简化为)2(22,VVVVVCLWIpthgthgisatd当自由载流子浓度等于掺杂浓度的情况下，有：当自由载流子浓度等于掺杂浓度的情况下，有：)(22,VVCLWIthgisatd华南理工

57、大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去若考虑源、漏极的串联电阻，线性区漏极电流为：若考虑源、漏极的串联电阻，线性区漏极电流为：LdthgidxIdVxVVVCWRIVRIdddsd0)()2)(2(RIVVVVCLWIsdddthgid设设(Rs=Rd)RsVgIdVdVIgd如果如果 为欧姆电阻，不依赖于为欧姆电阻，不依赖于 、而变化，则从测量而变化，则从测量数据得出的数据得出的 关系曲线中利用上式中可计算出本征迁移关系曲线中利用上式中可计算出本征迁移率、阈值电压和串联电阻。率、

58、阈值电压和串联电阻。上式可变换拟合成上式可变换拟合成：dcxbaxVRkVRkVVkVVkIthsgsthdgdd)12(2,LWCkiVxgVkadVabthRkcs21Vcdth式中式中华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基于单一陷阱能级的直流基于单一陷阱能级的直流(DC)模型模型 为简单起见，只考虑陷阱态具有为简单起见，只考虑陷阱态具有单一浅能级分布，并位于多数载单一浅能级分布，并位于多数载子输运带附近，对于子输运带附近，对于p p型半导体，型半导体，该能级位于费米

59、能级与价带之该能级位于费米能级与价带之间间,(对于对于n n型半导体，该能级则位型半导体，该能级则位于费米能级与导带之间于费米能级与导带之间.).)当加负当加负栅压时，形成如图能带弯曲。栅压时，形成如图能带弯曲。)()()(xqVbulkExEVVdxdVFx沟道内垂直表面方向的电场：沟道内垂直表面方向的电场：空间电荷区表面电荷密度：空间电荷区表面电荷密度：VbulksurfacessdVFxdxQ0-G.Horowitz,J.A.P.,1991,70(1):469-475.华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸

60、湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去同理，沟道内自由电荷密度和陷阱电荷密度可分别表示为：同理，沟道内自由电荷密度和陷阱电荷密度可分别表示为：VffssdVFxQ0,VttssdVFxQ0,由高斯定理，可得由高斯定理，可得 FQxstot0由栅电压诱导沟道表面总的单位面积电荷由栅电压诱导沟道表面总的单位面积电荷Q Qtottot也可表示为也可表示为)(,VVCQFBygoxtotVVVygyg,式中式中QQQtsfstot,总诱导电荷包括可动电荷和陷阱电荷，即总诱导电荷包括可动电荷和陷阱电荷，即FQxstot0)(,VVCQFBygoxtotCFVoxxsxg0,stotxdxFd0dxdV

61、FxdVFdFstotxx0VdFVtotsx0022（半导体表面（半导体表面Vg,x=Vg)华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去CFVoxxsxg0,dVFdFstotxx0VFCxgtotxoxddV,VbulksurfacessdVFxdxQ0VdCQxgVtotoxsg,0-式中式中Qs、对应自由电荷对应自由电荷(或陷阱电荷或陷阱电荷)由陷阱态分布假设，自由电荷和陷阱电荷密度分别可表示为由陷阱态分布假设，自由电荷和陷阱电荷密度分别可表示为/)exp(10TkqVE

62、ENpVFVf/)exp(10TkqVEENptFtt-自由电荷和陷阱电荷密度依赖于能带弯曲自由电荷和陷阱电荷密度依赖于能带弯曲.-V为界面处聚合物为界面处聚合物半导体表面电势半导体表面电势./)exp(1/)exp(1ln200000TkEETkqVEETkqVNTkFVFVFVsx/)exp(1/)exp(1ln0002/1TkEETkqVEETkqVNtFtFtVdFVtotsx0022代入代入积分可得积分可得华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去FQxstot0将将

63、Fx代入代入可得：可得：Qtot/)exp(1/)exp(1ln20000TkEETkqVEETkqVNTkVFVFV/)exp(1/)exp(1ln0002/1TkEETkqVEETkqVNtFtFt)(,VVCQFBygoxtot找到找到V V与与 间的关系间的关系Vyg,VffssdVFxQ0,将将Fx和和pf的表达式代入的表达式代入可得可得QQtotfss,010203040500.00.20.40.60.81.0 Qs,f/QtotVGS(V)Nt=1019 Nt=1018 Nt=1017不同的陷阱态密度下沟道表不同的陷阱态密度下沟道表面自由电荷密度与总的栅诱面自由电荷密度与总的栅诱

64、导电荷密度之比随栅电压的导电荷密度之比随栅电压的变化关系变化关系(EEVt=0.2 eV)=0.2 eV)华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去010203040500.00.20.40.60.81.0 Qs,f/QtotVGS(V)Et-EV=0.1 eV0.2 eV0.3 eV对于不同陷阱能级下沟道表对于不同陷阱能级下沟道表面自由电荷密度与总的栅诱面自由电荷密度与总的栅诱导电荷密度之比随栅电压的导电荷密度之比随栅电压的变化关系变化关系(N(Nt t=10=101919

65、cm cm-3-3)由渐进沟道近似，器件的漏电流可表示为由渐进沟道近似，器件的漏电流可表示为 VdVGLWIyyVsDSDS)(0|0,0pdqQGsfssVdpdqVQLWIygsygVVVfsDSgDSg,0,0|)(|VdpdqVQLWIygsygVfsDSatg,0,0,0|)(|又因为又因为所以：所以：)(VVgDS)(VVgDS华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去0.00.20.40.60.81014101610181020 载流 子 浓 度(cm-3)表 面

66、能带弯曲(V)pf ptptpf陷阱电荷密度陷阱电荷密度()()和自和自由电荷密度由电荷密度()()与表面与表面能带弯曲的关系能带弯曲的关系 VV10TkEEVtF01(1)(1)第一区第一区 ，对应陷阱能级全部被载流子，对应陷阱能级全部被载流子填充时表面电势。由于费米能级填充时表面电势。由于费米能级EF高于价带能级高于价带能级EV和陷阱能和陷阱能级级Et，自由载流子和陷阱载流子分布可近似为玻尔兹曼分布，自由载流子和陷阱载流子分布可近似为玻尔兹曼分布.，TkqVpTkqVEENpfVFVf000expexpTkqVpTkqVEENpttFtt000expexp华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VdCQxgVtotoxsg,00000tffs代入代入QQtotfss,s-并不依然于栅电压并不依然于栅电压V Vg g VCQygoxfs,0,)(,VVCQFBygoxtotTkEENNppVttVtf0000expVVCpdqVCLWIDSDSxsgxDS20000