mos介绍和参数测试方法（概括MOS基础以及Idsgm）

MOS结构：

MOS的I/V特性：

2.1MOS的阈值电压Vth

(a).考虑一个连接到外部电压的NFET，如图所示。当栅极电压VG从0增加时会发生什么?由于栅极、介电体和衬底形成电容器，当VG变得更正时，p衬底上的空穴被排斥在栅极区域之外，留下负离子，从而反映栅极上的电荷。换句话说，产生了一个耗尽区[图1]。2.6 (b).在这种情况下，没有电流流动，因为没有可用的载流子。

(b).随着VG的增大，耗尽区宽度和氧化硅界面电位也随之增大。从某种意义上说，该结构类似于由两个串联电容器组成的分压器：栅-氧化层-硅表面电容器和耗尽区电容器[图2]。2.6 (c)]。当界面电位达到足够正的值时，电子从源流向界面，最终流向漏极。我们把这个VG定义为VTH。

其中Phi表示磁通量，Qdep是耗尽区的电荷

(c).因此，在S和D之间的栅极氧化物下形成了电荷载流子的“通道”，晶体管“打开”。我们说界面是“倒过来的”。由于这个原因，通道也被称为“反型层”。发生这种情况的VG的值称为“阈值电压”。如果VG进一步升高，耗尽区电荷相对稳定，而通道电荷密度继续增加，从S到D的电流更大.

(d). PMOS器件的打开现象与nfts器件相似，但极性完全相反。如图2.8所示，当栅极-源极电压足够负时，在氧化硅界面形成由孔组成的反转层，在源极-漏极之间形成传导通路。也就是说，PMOS器件的阈值电压通常为负。

2.2 I/V特性的推导

(符号多,直接贴图, 点击可放大)

以上MOS电流公式是数学推导

小插曲

下面如何理解两个问题：

为什么继续增大

VDS电流基本不变?

简而言之表面是增大了VDS, 其实有效的VDS 始终是 VGS-VTH，而增大的VDS去改变夹断长度去了.

载流子如何通过夹断区？

不是说有沟道才有电流通路的吗？

为什么都夹断了，还是有电流流过 没有沟道形成的夹断区域?

来看看拉扎维老师如何解释的吧!

How does the device conduct current in the presence of pinch-off? As the electrons approach the pinch-off point (where Qd → 0), their velocity rises tremendously (v = I/Qd). Upon passing the pinchoff point, the electrons simply shoot through the depletion region near the drain junction and arrive at the drain terminal.

上面是拉扎维老师的原话, 总结就是以很高的速度冲过去的.

二阶效应

3.1体效应

VG略小于VTH，在栅极下形成耗尽区，但不存在反转层。随着VB的负电荷越来越多，更多的空穴被吸引到基片连接上，留下更大的负电荷;即。如图2.23所示，耗尽区变宽。现在回想一下公式(2.1)，阈值电压是耗尽区总电荷的函数，因为在形成反转层之前栅电荷必须镜像Qd。因此，随着VB的下降，Qd增加，VTH也增加。这种现象被称为“体效应”

Gamma γ为体效应系数

3.2 亚阈值效应

在我们对MOSFET的分析中，我们假设器件在VGS低于VTH时突然关闭。在实际，对于VGS≈VTH，仍然存在一个“弱”反演层，并且有一定的电流从D流向S。即使对于VGS < VTH, ID也是有的，但它呈指数依赖于Vgs。这种效应被称为“亚阈值效应”

3.3 沟道调制效应

在分析沟道截断时注意到，随着栅极和漏极之间电位差的减小，沟道的实际长度逐渐减小。换句话说，L实际上是VDS的函数。这种效应被称为“信道长度调制”

其中λ是“通道长度调制系数。如图2.26所示，这种现象导致ID/ VDS特性的斜率为非零，因此在饱和状态下，D和S之间存在非理想电流源。参数λ表示相对变异在VDS公司对于一个给定的长度增加。因此,对于长渠道,λ是较小的

小信号参数

MOS寄生电容

5.1有什么电容

（1）栅极和沟道之间的氧化物电容：

（2）沟道和衬底之间的耗尽层电容：

（3）以及栅极分别与源极漏极重叠产生的电容，因为在电场的边缘C3/C4≠WLdCOX, 重叠区域的单位宽度的电容Cov（单位为fF/μm），那么重叠区域的电容表示为WCov.

（4）源漏区域与衬底之间的电容C5.C6

5.2 不同工作区域电容：

（1）三极管区：S和D的电压基本相同，栅极与沟道的电容，加上重叠区域的电容（Cov）

（2）在饱和区：由于饱和区的沟道在D端存在加断点，那么从S到D的垂直电场是变化的可以证明：

（3）在截止区：由于截止区沟道没有形成，所以Cgs和Cgd的栅极到沟道的电容没有形成，所以Cgs=Cgd=WCov

（4）Cgb通常被忽略，因为有反型层的隔离，而且当栅电压变化，电荷多由D和S 提供，而不是体区。

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