MOS晶体管基础

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第2章MOS器件物理基础

2.4 器件模型
❖ 版图、电容、小信号模型等
第2章MOS器件物理基础
10
2.2 MOMSO的SI管/V工特作性-原工作理原理与阈值电压
当VG=0，MOS管相当于两个反偏的二极管，截止当VG稍微增大时，在正的栅源电压作用下，产生电场，
这个电场排斥空穴而吸引电子，因此，使栅极附近的p型衬底中的空穴被排斥，留下不能移动的受主离子（负离子），截止。
第2章 MOS器件物理基础
2.1 基本概念
❖ 简化模型－开关 ❖ 结构
2.2 I/V特性
❖ 阈值电压 ❖ I-V ❖ 跨导
2.3 二级效应
❖ 体效应、沟道长度调制效应、亚阈值导电性
2.4 器件模型
❖ 版图、电容、小信号模型等
第2章MOS器件物理基础 1
2.1 基本概念-MOSFET开关
NMOS管三端器件，栅(G)、源(S)、漏(D)。通常作为开关使用，VG高电平，MOS管导通，D、S连接。
nCox
W L
(VGS
Vth )VDS
1 2
VD2S
K N 2(VGS Vth )VDS VD2S
VGS－Vth：MOS管的“过驱动电压”
L：指沟道的有效长度
W/L称为宽长比，K N
1 2
nC，ox WL
称为NMOS管的导电因子，
μn载流子迁移率。
ID的值取决于工艺参数：μn、Cox、器件尺寸W和L、VDS及VGS。
第2章MOS器件物理基础 14
2.2 MOS的I/V特性-阈值电压
0 栅与衬底功函数差
COX
OX
TOX
单位面积栅氧化层电容
常通过沟道注入把VTH0调节到合适值工艺确定后，VTH第02章就MO固S器定件物了理基，础设计者无法改变

MOS场效应晶体管基础[001]

2、耗尽区宽度
耗尽
表面导电性降低，外加电场进一步深入，空间电荷区增大。
1
xd
2 ss
eN a
2
es
xd
反型
表面导电性增加，屏蔽外加电场，空间电荷区不能再增大。
es 2efp
1
xdT
4 s f
eNa
p
2
xdT
Ec
e f p
E Fi EEvFs
Ec
e f p
E Fi
E E
Fs v
3、平衡能带结构
Q'SD(m ax eN )axdT
1
xdT
4 s f
eNa
p
2
f
p
Vth ln
Na ni
msmE 2eg fp
C ox
ox tox
V T Pto ox x4sea V N th ln N a/(n i) Q 'ss m E 2 e g V th ln N a/(n i)
F (Q 's,sN a )
5、阈值电压
3
2
VTP 01011 Na VTP 11011 Na
0
VTP 51011 Na
VTP 11012 Na
2
3 1 1013 1013
1 1014
tox 50nm
1 1015
1 1016
Na
1 1017
1 1018 1018
V T Pto ox x4sea V N th ln N a/(n i) Q 'ss m E 2 e g V th ln N a/(n i)
（1）低漏源电压近似：
（VDS0）

MOS晶体管基本特性表征

0.00025 0.0002
Vgs=0.3V Vgs=0.6V Vgs=0.9V Vgs=1.2V Vgs=1.5V
0.00015
线性区
0.8 1 1.2 Vg(V)
Ion
饱和区
Ids (A)
0.0001
• MOSFET最主要的特性曲线为Id-Vg, Id-Vd曲线. 特别是Id-Vg;
0.00005
Ids (A)
5.00E-03 4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03
1.00E-12 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Vgs (V)
1.00E-03
0.00E+00 0
Id (A)
Id (A)
Vt2@1E-7*W/L
Vd=-0.1V Vd=-1.2V
5.00E-03
1. 沟道越短，DIBL越大；
2. DIBL有时会表现为亚阈摆幅增大, 即增加Ioff;
1.00E-05 1.00E-06
3. DIBL会降低输出电阻, 使器件用于模拟电路特性变差, 用于数字电路速度下降.
1.00E-07 1.00E-08 1.00E-09
1.00E-02
0
0.15um LV,
4.00E-03 3.00E-03
Vd=-0.1V Vd=-1.2V
2.00E-03
1.00E-03
0.00E+00
0.2
0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
MOSFET Basic Characterization
(MOS晶体管基本特性表征)
Wenyu Gao 2020/04/18

场效应管的基础知识

场效应管的基础学问英文名称：MOSFET （简写：MOS ）中文名称：功率场效应晶体管（简称：场效应管）场效应晶体管简称场效应管，它是由半导体材料构成的。

与一般双极型相比，场效应管具有许多特点。

场效应管是一种单极型半导体（内部只有一种载流子一多子）分四类：N沟通增加型；P沟通增加型;N沟通耗尽型；P沟通耗尽型。

增加型MOS管的特性曲线场效应管有四个电极，栅极G、漏极D、源极S和衬底B ,通常字内部将衬底B与源极S相连。

这样，场效应管在外型上是一个三端电路元件场效管是一种压控电流源器件，即流入的漏极电流ID栅源电压UGS掌握。

1、转移特性曲线:应留意：①转移特性曲线反映掌握电压VGS与电流ID之间的关系。

②当VGS很小时,ID基本为零，管子截止;当VGS大于某一个电压VTN时ID随VGS的变化而变化，VTN称为开启电压，约为2V0③无论是在VGS2、输出特性曲线：输出特性是在给顶VGS的条件下，ID与VDS之间的关系。

可分三个区域。

①夹断区：VGS②可变电阻区：VGS>VTN且VDS值较小。

VGS值越大，则曲线越陡，D、S极之间的等效电阻RDS值就越小。

③恒流区：VGS>VTN且VDS值较大。

这时ID只取于VGS ,而与VDS无关。

3、MOS管开关条件和特点：管型状态,N-MOS , P-MOS特点截止VTN , RDS特别大，相当与开关断开导通VGS2VTN , VGS<VTN , RON很小，相当于开关闭合4、MOS场效应管的主要参数①直流参数a、开启电压VTN ,当VGS>UTN时，增加型NMOS管通道。

b、输入电阻RGS , 一般RGS值为109〜1012。

高值②极限参数最大漏极电流IDSM击穿电压V(RB)GS , V(RB)DS最大允许耗散功率PDSM5、场效应的电极判别用RxlK挡，将黑表笔接管子的一个电极，用红表笔分别接此外两个电极，如两次测得的结果阻值都很小，则黑表笔所接的电极就是栅极(G),此外两极为源(S)、漏(D)极，而且是N型沟场效应管。

MOS晶体管基本特性表征

短沟MOSFET— I-V 特性曲线
DIBL (drain induced barrier low)：
σ = |Vt1 – Vt2| / |Vdd-0.1| 1. 2. 3. 沟道越短，DIBL越大； DIBL有时会表现为亚阈摆幅增大, 即增加Ioff; DIBL会降低输出电阻, 使器件用于模拟电路特性变差, 用于数字电路速度下降.
Ids (A)
5.00E-03 4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03 1.00E-03
0
0.2
0.4 0.6 Vgs (V)
0.8
1
1.2
0.00E+00 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 上海宏力半导体制造有限公司 Vds(V)
9 Confidential
Grace Semiconductor Manufacturing Corporation
上海宏力半导体制造有限公司 Grace Semiconductor Manufacturing Corporation
5 Confidential
I-V 特性曲线线性区(萨氏方程)：
L C W s ox L V Rch ds (V gs Vth ) I ds I ds
Ioff 1.00E-10
1.00E-11 1.00E-12 0 0.2 0.4
C Cit C Cit S 2.3Vt (1 d ) 60m V(1 d ) Cox Cox
Vth V fb 2 f 2 f Vsb
1. 2.
0.6
0.8
0.15um LV, W/L=10/10
Vgs Vth
Id (A)
5.00E-05 4.00E-05 3.00E-05 2.00E-05 1.00E-05

MOS管基本认识(快速入门)

MOS管基本认识（快速入门）1、三个极的判定：G极(gate)—栅极，不用说比较好认。

S极(source)—源极，不论是P沟道还是N沟道，两根线相交的就是。

D极(drain)—漏极，不论是P沟道还是N沟道，是单独引线的那边。

2. N沟道与P沟道判别:箭头指向G极的是N沟道；箭头背向G极的是P沟道。

3. 寄生二极管方向判定:不论N沟道还是P沟道MOS管，中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的：要么都由S指向D，要么都有D指向S。

4. MOS开关实现的功能1>信号切换；2>电压通断。

5. MOS管用作开关时在电路中的连接方法关键点:1>确定那一极连接输入端，那一极连接输出端2>控制极电平为？V 时MOS管导通3>控制极电平为？V 时MOS管截止NMOS：D极接输入，S极接输出PMOS：S极接输入，D极接输出反证法加强理解NMOS假如：S接输入，D接输出由于寄生二极管直接导通，因此S极电压可以无条件到D极，MOS管就失去了开关的作用。

PMOS假如：D接输入，S接输出同样失去了开关的作用。

6. MOS管的开关条件N沟道—导通时Ug> Us,Ugs> Ugs(th)时导通P沟道—导通时Ug< Us,Ugs< Ugs(th)时导通总之，导通条件：|Ugs|>|Ugs(th)|7. 相关概念BJT :Bipolar Junction Transistor 双极性晶体管，BJT是电流控制器件；FET :Field Effect Transistor 场效应晶体管，FET是电压控制器件. 按结构场效应管分为：结型场效应（简称JFET）、绝缘栅场效应（简称MOSFET）两大类按沟道材料：结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.按导电方式：耗尽型与增强型，结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。

总的来说场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管，而MOS场效应。

MOS场效应晶体管

1）界面中陷阱电荷 2）氧化层中的固定电荷 3）氧化层陷阱电荷 4）可动离子电荷
当金属-半导体的功函数差和氧化膜中电荷都存在时， MOS结构的平带电压为
UFB
ms
QOX COX
4.2 MOS 场效应晶体管的工作原理与基本特性
4.2.1 MOS 场效应晶体管的基本工作原理 1. MOS 晶体管的基本结构
4.1 MOS结构与基本性质
4.1.1 理想MOS结构与基本性质
MOS结构指金属-氧化物-半导体结构。为便于讨论，规定在金属栅上所加电压UG相对于P型半导体衬
底为正，称为正向偏置电压;反之则为反向偏置电压。
MOS 二极管结构 a) 透视图 b) 剖面图
1.理想MOS二极管的定义与能带 1）在外加零偏压时，金属功函数与半导体函数之间没
对于N型半导体，
F
TlnN (D)0
q ni
静电势ψ的定义如图所示
而空穴和电子的浓度也可表示为ψ的函数
pPni exp qFT
nPni exp q TF
当能带如上图所示向下弯曲时，ψ为正值,表面载流子的浓度分别为
ns niexp q(sT F ps niexp q(FTs
通过以上讨论，以下各区间的表面电势可以区分为： Ψs<0空穴积累（能带向上弯曲）； Ψs=0平带情况； ΨF>Ψs>0空穴耗尽（能带向下弯曲）； ΨF=Ψs 表面上正好是本征的ns=ps=ni ΨF<Ψs 反型情况（反型层中电子积累，能带向下弯曲）。
在实际的MOS结构中，金属-半导体功函数差不等于零，半导体能带需向下弯曲，如图所示，这是因为在热平衡状态下，金属含正电荷，而半导体表面则为负电荷
为了达到理想平带状况，需要外加一个相当于功函数差qфms的电压，使能带变为如下图所示的状况。

半导体物理与器件-第十章-MOSFET基础(1)(MOS结构-CV特性)

11.2.2反型状态(高频)
加较大的正栅压，使反型层电荷出现，但栅压变化较快，反型层电荷跟不上栅压的变化，只有耗尽层电容对C有贡献。此时，耗尽层宽度乃至耗尽层电容基本不随栅压变化而变化。
C' (inv)
C' (dep)min
tox
ox ox
tox
xdT
f 5 ~ 100Hz
f ~ 1MHz
强反型状态(低频)
加大的正栅压且栅压变化较慢，反型层电荷跟得上栅压的变化
C' (inv)
Cox
ox
tox
平带本征
41
10.2 C-V特性
n型与p型的比较
负偏栅压时为堆积模式，正偏栅压时为反型模式。
p型衬底MOS结构
n型衬底MOS结构
正偏栅压时为堆积模式，负偏栅压时为反型模式。
42
10.2 C-V特性
Cox
Cox
＋2 fp
ms
| Q'SD max | Cox
VFB＋2 fp
|QSDmax|=e Na xdT
f (半导体掺杂浓度,氧化层电荷,平带电压,栅氧化层电容）27
10.1 MOS电容阈值电压:与掺杂/氧化层电荷的关系
P型衬底MOS结构
Q′ss越大，则VTN的绝对值越大； Na 越高，则VTN的值（带符号）越大。
栅压频率的影响
43
小节内容
理想情况CV特性
CV特性概念堆积平带耗尽反型下的概念堆积平带耗尽反型下的计算
频率特性
高低频情况图形及解释
44
10.2.3固定栅氧化层电荷和界面电荷效应
对MOS的C-V的影响主要有两种：（1）固定栅氧化层电荷（2）氧化层-半导体界面电荷

第八章 MOS场效应晶体管

VT
MS
TOX
OX
QOX
TOX
OX
QAD 2FB
e) 氧化层中的电荷面密度 QOX
QOX 与制造工艺及晶向有关。MOSFET 一般采用（100）晶面，并在工艺中注意尽量减小 QOX 的引入。在一般工艺条件下，当 TOX = 150 nm 时：
QOX 1.8 ~ 3.0 V COX
以VGS 作为参变量，可以得到不同VGS下的VDS ～ID 曲线族，这就是 MOSFET 的输出特性曲线。
非
饱
饱
和
和
区
区
将各条曲线的夹断点用虚线连接起来，虚线左侧为非饱和区，虚线右侧为饱和区。
5、MOSFET的类型 P 沟 MOSFET 的特性与N 沟 MOSFET 相对称，即： (1) 衬底为 N 型，源漏区为 P+ 型。 (2) VGS 、VDS 的极性以及 ID 的方向均与 N 沟相反。 (3) 沟道中的可动载流子为空穴。 (4) VT < 0 时称为增强型（常关型），VT > 0 时称为耗尽型
MS
QOX COX
K
2FP VS VB
1
2 2FP VS
注意上式中，通常 VS > 0，VB < 0 。当VS = 0 ，VB = 0 时：
VT
MS
QOX COX
K
2 FP
1 2
2FP
这与前面得到的 MOS 结构的 VT 表达式相同。
同理可得 P 沟 MOSFET的 VT 为：
电势差，等于能带弯曲量除以 q 。COX 表示单位面积的栅氧化
层电容，COX
OX
TOX
，TOX 为氧化层厚度。
(3)实际 MOS结构当 VG = VFB 时的能带图

第3章-MOS集成电路器件基础

第三章 MOS集成电路器件基础
假定有一NMOS管， W=3 μm, L=2 μm, 在恒流区则有:
UGS 2V
ID
K 2
W L
(U
GS
UTH
)2
1 2
73A /V
2
3m 2m
(2V
0.7V
)2
93A
若UGS=5 V, 则
ID
1 2
73A/V
2
3m 2m
(5V
0.7V
)2
1.0mA
第三章 MOS集成电路器件基础
由于源漏结的横向扩散，栅源和栅漏有一重叠长度为 LD，所以导电沟道有效长度(Leff)将小于版图中所画的导电沟道总长度。我们将用L表示导电沟道有效总长度Leff，图3 - 1中W表示沟道宽度。在今后的学习中，我们将会发现，宽长比(W/L)和氧化层厚度tox这两个参数对MOS管的性能是多么重要。而MOS技术发展中的主要推动力就是在保证电性能参数不下降的前提下，一代一代地缩小沟道长度L和氧化层厚度tox。
第三章 MOS集成电路器件基础
G 多晶硅 D
S
氧化层
W
N＋ P型衬底
Leff
N＋
Ldra wn
LD
图3 - 1 NMOS管的简化结构
第三章 MOS集成电路器件基础
3.1.2 N阱及PMOS 为了使MOS管的电流只在导电沟道中沿表面流动
而不产生垂直于衬底的额外电流，源区、漏区以及沟道和衬底间必须形成反偏的PN结隔离，因此， NMOS 管的衬底B必须接到系统的最低电位点(例如“地”)，而PMOS管的衬底B必须要接到系统的最高电位点(例如正电源UDD)。衬底的连接如图3 - 2(a)、 (b)所示。

mos管基础知识

MOS管的基础知识什么是场效应管呢？场效应管式是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。

由于它是靠半导体中的多数载流子导电，又称单极性晶体管。

它区别晶体管，晶体管是利用基极的小电流可以控制大的集电极电流。

又称双极性晶体管。

一，MOS管的种类，符号。

1JFET结型场效应管----利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制来改变导电沟道的宽度，从而控制漏极电流的大小。

结型场效应管一般是耗尽型的。

耗尽型的特点：a,PN结反向电压，这个怎么理解，就是栅极G,到漏极D和源极s有个PN结，b,未加栅压的时候，器件已经导通。

要施加一定的负压才能使器件关闭。

C,从原理上讲，漏极D和源极S不区分，即漏极也可作源极，源极也可以做漏极。

漏源之间有导通电阻。

2IGFET绝缘栅极场效应管----利用栅源电压的大小来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。

增强型效应管特点：A,栅极和源极电压为0时，漏极电流为0的管子是增强型的。

B,栅源电压，这个之间是个绝缘层，绝缘栅型一般用的是SIO绝缘层。

2耗尽型绝缘栅场效应晶体管的性能特点是:当栅极电压U。

=0时有一定的漏极电流。

对于N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管，漏极加正电压，栅极电压从0逐渐上升时漏极电流逐渐增大，栅极电压从0逐渐下降时漏极电流逐渐减小直至截止。

对于P沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管，漏极加负电压，栅极电压从0逐渐下降时漏极电流逐渐增大，栅极电压从0逐渐上升时漏极电流逐渐减小直至截止。

1，按功率分类：A,小信号管，一般指的是耗尽型场效应管。

主要用于信号电路的控制。

B,功率管，一般指的是增强型的场效应管，只要在电力开关电路，驱动电路等。

2，按结构分类：增强型，耗尽型结型场效应管：N沟道结型场效应管 P沟道结型场效应管（一般是耗尽型）绝缘栅型场效应管：N沟道增强型，P沟道增强型，N沟道耗尽型，P沟道耗尽型。

二,用数字万用表测量MOS管的方法用数字万用表判断MOS的管脚定义。

MOS晶体管基础

栅极 SiO2 漏极
Cox
Cox=eox/tOX
9
VTH
VTH
= VFB
+ 2fF
+1 COX
2KS
e 0
qN
(
A
2
f F
+VBS)
影响MOS晶体管特性的几个重要参数
• MOS晶体管的宽长比（W/L)
• MOS晶体管的开启电压VTH
栅极氧化膜的厚度tox
沟道的掺杂浓度（NA) 衬底偏压（VBS)
10
▪ 栅极电容从衬底向源漏极转变 ▪ 电容值减小到一半。因此，电路中如果要利用栅极电容，设计时需应使电路避开在阈值电压附近的工作。
➢晶体管饱和时
栅极电容的对象主要为源极电容值减小到2/3程度
由上可知，在饱和区，栅漏电容主要由CGDO决定，其值大约为栅极电容的20%左右。
MOS寄生元24 素
5V
7
ID 非饱和区
饱和区
VDsat=VG-VTH
VD
ID
mnCoxW 2L
[2(VG-VTH)VD-VD2]
(0<VD<VG-VTH)
mnCoxW 2L
(VG-VTH) 2
(0< VG-VTH < VD)
8
源极
mnCoxW 2L
mn ：为Si中电子的迁移率 Cox : 为栅极单位电容量
W : 为沟道宽 L : 为沟道长
RS S
RD D
RG (40W) 源漏电阻
RD, RS (各1W)
CSB
B CDB
MOS寄生元21 素
22
MOSFET栅极电容
典型参数：CBiblioteka X=6fF/mm2, CO=0.3fF/mm2(0.25mm工艺；NMOS,PMOS共通）

MOS场效应晶体管的基本特性

MOSFET相比双极型晶体管的优点
（1）输入阻抗高：双极型晶体管输入阻抗约为几千欧，而场效应晶体管的输入阻抗可以达到109～1015欧；（2）噪声系数小：因为MOSFET是依靠多数载流子输运电流的，所以不存在双极型晶体管中的散粒噪声和配分噪声；（3）功耗小：可用于制造高集成密度的半导体集成电路；（4）温度稳定性好：因为它是多子器件，其电学参数不易随温度而变化。（5）抗辐射能力强：双极型晶体管受辐射后β下降，这是由于非平衡少子寿命降低，而场效应晶体管的特性与载流子寿命关系不大，因此抗辐射性能较好。
3．高输入阻抗由于栅氧化层的影响，在栅和其他端点之间不存在直流通道，因此输入阻抗非常高，而且主要是电容性的。通常，MOSFET的直流输入阻抗可以大于1014欧。 4．电压控制 MOSFET是一种电压控制器件。而且是一种输入功率非常低的器件。一个MOS晶体管可以驱动许多与它相似的MOS晶体管；也就是说，它有较高的扇出能力。 5．自隔离
说
明
公式（7-1）、（7-2）只适用于长沟道MOSFET。当沟道长度较短时，必须考虑短沟道效应，管子的阈值电压VT会随沟道长度L的减小而减小。这个问题将在以后讨论。
7.4 MOSFET的伏安特性
为了方便起见，先作以下几个假定：（1）漏区和源区的电压降可以忽略不计；（2）在沟道区不存在复合－产生电流；（3）沿沟道的扩散电流比由电场产生的漂移电流小得多；（4）在沟道内载流子的迁移率为常数；（5）沟道与衬底间的反向饱和电流为零；（6）缓变沟道近似成立，即跨过氧化层的垂直于沟道方向的电场分量与沟道中沿载流子运动方向的电场分量无关。
4qN D S 0 F 2kT N D ln C OX q ni

MOS 场效应晶体管

效应晶体管，简称mosfet。
工作原理
mosfet通过在金属-氧化物-半导体结构上施加电压，控制电子流动，实现信号放大和开关作用。
结构
mosfet由栅极、源极、漏极和半导体层组成，具有对称的结构。
mos 场效应晶体管的应用
集成电路
mosfet是集成电路中的基本元件，广泛应用于数字电路和模拟电路中。
工作原理概述
电压控制
导电通道的形成与消失
mos场效应晶体管是一种电压控制器件，通过在栅极施加电压来控制源极和漏极之间的电流流动。
随着栅极电压的变化，导电通道的形成与消失，从而控制源极和漏极之间的电流流动。
反型层
当在栅极施加正电压时，会在半导体表面产生一个反型层，使得源极和漏极之间形成导电通道。
电压与电流特性
转移特性曲线
描述栅极电压与漏极电流之间关系的曲线。随着栅极电压的增加，漏极电流先增加后减小，呈现出
非线性特性。
跨导特性
描述源极电压与漏极电流之间关系的曲线。跨导反映了mos场效
应晶体管的放大能力。
输出特性曲线
描述漏极电压与漏极电流之间关系的曲线。在一定的栅极电压下，漏极电流随着漏极电压的增加而
增加，呈现出线性特性。
Part
03
mos 场效应晶体管的类型与特性
nmos 场效应晶体管
总结词
NMOS场效应晶体管是一种单极型晶体管，其导电沟道由负电荷主导。
详细描述
NMOS场效应晶体管通常由硅制成，其导电沟道由负电荷主导，因此被称为 NMOS。在NMOS中，电子是主要的载流子，其源极和漏极通常为n型，而衬底为p型。
制造工艺中的挑战与解决方案
1 2 3

mos晶体管构造

mos晶体管构造
MOS晶体管是一种金属-氧化物-半导体结构的晶体管。

它由金属电极、氧化物层和半导体层构成。

具体构造如下：
1. 基底：MOS晶体管的基底一般由P型或N型半导体材料制成。

基底上通常还有N型或P型掺杂区域，用于形成晶体管的源极和漏极。

2. 掺杂区域：在基底上进行掺杂，形成N型或P型掺杂层。

这些掺杂区域在晶体管中起到控制电流流动的作用。

3. 介电层：在掺杂区域上面涂覆一层氧化物(通常是SiO2)作为绝缘层。

介电层具有绝缘性，用于隔离金属电极和半导体层。

4. 金属电极：在氧化物层上覆盖金属电极，常用的金属是铝(Al)或铜(Cu)。

金属电极用于控制晶体管的工作状态。

5. 门极：金属电极中的一部分，被称为门极。

门极通过控制施加在它和基底之间的电压，改变掺杂区域中的电荷分布，从而控制晶体管的导电性。

总结起来，MOS晶体管的构造包括基底、掺杂区域、介电层和金属电极。

其中，金属电极中的门极通过控制施加的电压来控制晶体管的导电性。

nmos沟道形成原理

nmos沟道形成原理引言：MOS（金属-氧化物-半导体）场效应晶体管是一种常用的半导体器件，广泛应用于各种电子设备中。

而nmos（n型金属-氧化物-半导体）沟道形成原理是nmos晶体管工作的基础，本文将对其进行详细介绍。

一、nmos晶体管结构及工作原理nmos晶体管由n型沟道、p型衬底和金属栅极构成。

当栅极电压为正值时，栅极与沟道之间形成正向电场，使n型沟道中的自由电子受到排斥，沟道中的电子浓度减少，形成一个具有正电荷的沟道。

当沟道形成后，当源极和漏极之间施加正向电压时，电子可以从源极注入沟道，通过沟道流向漏极，形成电流。

二、nmos沟道形成原理nmos沟道形成的关键是通过栅极电压的控制，在p型衬底上形成一个n型沟道。

具体来说，当栅极施加正向电压时，栅极与沟道之间的氧化层中会形成一个正电荷区域，这个正电荷区域与p型衬底之间形成了电场。

当电场达到一定强度时，电场会促使p型衬底中的空穴向上漂移，同时将p型衬底中的电子吸引到栅极附近。

这样，n型沟道中的电子浓度减少，形成一个具有正电荷的沟道。

三、nmos沟道形成过程1. 零偏：在未施加电压时，栅极、源极和漏极之间没有电流流过。

2. 开启：当栅极施加正向电压时，栅极与沟道之间形成电场，使得n型沟道中的电子受到排斥，电子浓度减少，形成一个正电荷的沟道。

3. 饱和：当正向电场达到一定强度时，电场不再增大，沟道中的电子浓度趋于稳定。

4. 关闭：当栅极电压变为负值或零时，栅极与沟道之间的电场消失，正电荷区域消失，n型沟道中的电子浓度恢复正常。

四、nmos沟道形成原理的应用nmos沟道形成原理是nmos晶体管工作的基础，也是各种电子设备中实现信号放大和开关控制的关键。

在数字集成电路中，nmos 晶体管通常用于实现逻辑门电路和存储器单元，通过控制栅极电压，可以实现信号的放大、传输和处理。

结论：nmos沟道形成原理是nmos晶体管工作的基础，通过栅极电压的控制，在p型衬底上形成一个n型沟道，从而实现信号放大和开关控制。