MOS晶体管I-V特性
本章定性和定量分析mos的电流ids与栅源电压vgs、漏源电压vds间的iv特性关系。nmos的剖面结构图以及其电路符合如下图所示，由栅极(g)，漏极(d)、源极(s)和基板(b)构成。当gs极加入正电压，当vgs>vth时，g极板通过栅氧电容会在d极和s极间形成带自由电子的导电沟道；当vds>0时，导电沟道的自由电子就会移动形成电流。
根据电流的定义单位时间流过横截面的电荷量，可以求出ids为总的电荷量q处于时间t;电容的电荷量为c*vox；下图为nmos 的立体结构图，g极对b极的电容可以近似求出为wlcox(cox为单位面积栅氧电容值)，l(导电沟道长度)除以t则为电荷移动速度vox。电荷移动速度vox又可以由电场vds/l(假设电场分布均匀)和电子迁移率μn相乘得到。
当vds=0时即只有vgs作用：形成导电沟道的有效电压（过驱动电压）可表示如下：
实际上由于vds与veff共同作用，形成的沟道电荷厚度不是均匀分布，如下图所示，导电沟道呈斜坡状。当vds 靠近vss端有效沟道形成电压高（veff）电荷厚。取中间点平均电压vds/2来近似计算ids：
当vds从0v继续增大到vds=veff时，靠近vd端的沟道被夹断，有效沟道形成电压为0；再继续增大vds，夹断点将向源极方向移动，vds增加的部分全部落在夹断区，故id几乎不随vds增大而变化，ids可表示为：
考虑以上两种情况下的vox， ids可综合如下
通过分析ids与vgs和vds的关系式，nmos的iv特性曲线如下图所示。左图中当vgsvth，由于饱和区沟道的存在，c1不存在，cgb=c2保持一个很小的状态，cgd=c4不变（沟道夹断），cgs可以看成c3并联‘c1*2/3’(由于沟道分布不均匀，不等于wlcox); 接着增大vgs>vds(线性区), 沟道近似线性分布，cgb由于沟道的隔离任然保持一个很小的状态，cgs可近似认为等于cgd=c3+c1/2=c4+c1/2。源/漏极与衬底间的pn结电容c5与c6，即cdb随vdb增大而变小，如果s接地，csb的耗尽层电压不变也不变。
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