MOSFET-2-清华大学半导体物理
半导体物理学前置课程
半导体物理学前置课程
半导体物理学前置课程一般包括以下内容：
1. 固体物理学基础知识：晶体结构、晶格振动、电子能带理论、电子自旋、晶格缺陷等。
2. 电磁学基础知识：电场、磁场、电磁辐射等。
3. 量子力学基础知识：量子力学原理、波函数、量子态、哈密顿算符等。
4. 固体能带理论：包括价带和导带的理解、半导体的能带结构、半导体材料的能带间隙等。
5. 简单能带模型：包括紧束缚模型、自由电子气模型、等效质量近似等。
6. 电子与声子的相互作用：介电函数、声子谱、声子与电子的散射等。
7. 电子在晶体中的输运性质：包括导电性、迁移率、扩散、简单的输运方程等。
8. 光电子学基础知识：吸收、发射、散射、色谱、光电子光谱等。
9. pn结和二极管：pn结的形成、Zero bias和封锁态、偏置态、
二极管的I-V特性、二极管的基本应用等。
10. 器件物理：包括MOS结和MOSFET、BJT、HEMT、HBT 等器件的基本原理和工作原理。
以上是一个大致的半导体物理学前置课程的内容，具体课程内容可能会根据不同学校和教师的要求有所不同。
第7章-1_清华大学半导体物理与器件
MOSFET是现代数字集成电路的核心器件。
MOSFET剖面图
•MOSFET与半导体表面及半导体-绝缘层界面性质密切相关。
•MOSFET的核心部分是MOS(MIS)结构。
2
半导体表面以及半导体－绝缘层界面性质；表面电场效应（是MOSFEF工作的基础）；MOS结构C-V特性。
4
由于晶格周期性在表面处中断
而出现的局（定）域于表面附近
的电子态——表面态
禁带中的电子态数等于表面原子
数，表面原子面密度∼1015/cm 2，所
以表面能级准连续地分布在禁带
中。
总之，表面态起因于周期场在表面处中断；空间上定域于晶体表面；能级位于禁带中。7.1.1 表面态
§7.1 半导体表面和Si －SiO 2界面
界面性质。
量级；离子。
界面态起源于界面处的。界面态和表面态性质相似：位于Si-SiO
10
12
，如图；
平带
15
16
17
达到最大且基本不变;
19
变化引起数量很大的
21
22
V
。
FB
23
24
包括两部分：
；V
不很大
s
很小。
27
对交流小信号ΔV
Q n完全跟上ΔV g变化。
31
32
33
34若栅压V g 为一由V 1（积累）
到V 2（强反型)的阶跃电压，则
V =V 2下电容随时间的变化曲线
称为MOS 电容的C -t 特性。
由MOS 电容的C -t 特性可求
耗尽层少子寿命τ和表面复合
速度S 。
，取“−”号，取“+”号
i FB
归一化平带电容与氧化层厚度及衬底掺杂浓度的关系
半导体物理与器件的基本原理解析
半导体物理与器件的基本原理解析半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能绝缘的物质，因其在电子学领域的广泛应用而备受关注。本文将对半导体物理及器件的基本原理进行解析，为读者提供更全面的了解。
一、半导体物理基础
1. 原子结构
半导体是由原子构成的，涉及到原子的结构和性质非常重要。原子包含了原子核和绕核运动的电子。每个原子都有自己的特定电子结构和能级分布。
2. 能带理论
能带理论是解释电子在固体中运动的模型。根据能带理论，固体的电子能级可以分为多个能带，其中最高填充的被称为价带，最低未被填充的被称为导带。价带与导带之间的能量间隙称为禁带宽度。
3. 共价键与禁带
在半导体中，原子通过共价键形成晶体。共价键是由原子之间的电子互相共享形成的。晶体中的共价键形成了价带，而禁带宽度是导带和价带之间的能隙。
二、半导体器件原理解析
1. P-N 结
P-N 结是最基本也是最重要的半导体器件。它由一片N型半导体和一片P型半导体组成。在P-N 结中，P型半导体中的空穴与N型半导体中的电子发生重组，产生了一个空穴-电子对。这种特殊的结构和电子重组现象使得P-N 结具有二极管特性。
2. 二极管
二极管是一种基本半导体器件，它由P-N 结组成。二极管具有一个P型区域和一个N型区域，其中P型区域为阳极，N型区域为阴极。正向偏置时，电流可以流过二极管；反向偏置时，电流无法通过二极管。
3. 晶体管
晶体管是一种用来放大和开关电信号的半导体器件。它由三个区域构成：发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。晶体管的工作原理是通过外加电压控制基区的电流，从而控制集电极和发射极之间的电流流动。
双极晶体管-清华大学半导体物理
Bipolar Junction Transistors
双极晶体管
Introduction
Three basic transistors:
•Bipolar transistors
•MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect transistors)
•JFET(Junction field effect transistors)
Bipolar junction transistors
1)Bipolar: electrons & holes
2)Junction: 2 pn junctions
3)Basic principle: ambipolar transport theory
Differences between BJT and MOSFET:
•工作的核心结构：
BJT: 两个pn结；
MOSFET: 沟道。
•参与工作的载流子：
BJT: 电子和空穴；
MOSFET: 电子或空穴。
BJTs: 2 juctions, 3 terminals.
Essentially，BJTs are voltage controlling current sources.
哪两端的电压控制哪个电流？如何控制？
发射极作为载流子的源，形成电流（流向集电极的粒子流），在电流流经的途中加入基极（控制极），实现对电流的控制。
例如：
电路符号：
Kirchhoff’s
voltage & current laws
Two common circuit configurations •Common base configuration •Common emitter configuration Different input signal
半导体物理与器件-第7章
第 7 章 MOS 结构及 MOSFET 器件
第 7 章 MOS 结构及 MOSFET 器件
从半导体表面开始的空间电荷区内存在电场，到空间电荷区的 另一端，电场强度减小为零。由于存在电场，在空间电荷区内 还存在电势的变化，并导致电势能在空间电荷区内逐点 变化，导致了能带的弯曲。下面针对一种具体的 MOS 结构分 析它在不同的外加偏压下空间电荷区内的具体变化情况。
第 7 章 MOS 结构及 MOSFET 器件
图 7.5 P 型衬底 MOS 结构加较大正电压的能带图
第 7 章 MOS 结构及 MOSFET 器件
以上讲解的 MOS 结构中使用的是 P 型半导体作为衬底。 对于用 N 型半导体作为衬底的MOS 结构，也可以按照类似的 方法画出它在三种情况下的能带图。
第 7 章 MOS 结构及 MOSFET 器件
图 7.1 MOS 结构
第 7 章 MOS 结构及 MOSFET 器件
7. 1. 2 热平衡时的 MOS 结构 在描述半导体器件的性能时，能带图是不可缺少的。为了
和 MOS 结构外加偏压时的状态相比较，先画出组成 MOS 结 构的三部分在未加偏压时各个部分的能带图，如图 7.2 ( a ) 所示。图 7.2 ( b )为热平衡时 MOS 结构的能带图。
北大半导体物理课件-第4章1-MOSFET器
的变化量。
半导体器件物理
• 表面电子浓度
ns
=
ni
exp(
EF − Ei表 KT
)
=
ni
exp( EF
−（Ei体 KT
−
qϕ
） s)
=
n0
exp(
ϕs ϕt
)
• 表面空穴浓度
ϕt
=
KT q
ps
=
ni
exp(
Ei表 − EF KT
)
=
ni
e
x
（ p(
Ei体
− qϕ s）−
一般假定Q0是个不变量，则栅电荷变化时有：
ΔQG + ΔQs = 0
半导体器件物理
半导体器件物理
• G 和B之间的电压由氧化物上压降+半导体 上的表面势+衬底与金属的接触电势差组成
VGB = ϕs + ϕox + φms
φms与外加偏压VGB的变化无关
ΔVGB = Δϕs + Δϕox
半导体器件物理
• 1963 - CMOS invented
– Frank Wanlass at Fairchild Semiconductor originated and published the idea of complementary-MOS (CMOS).
半导体物理教学大纲
《半导体物理》教学大纲
课程名称：半导体物理学英文名称：Semiconductor Physics
课程编号：课程类别：专业选修课
使用对象：应用物理、电信专业本科生
总学时： 48 学分： 3
先修课程：热力学与统计物理学；量子力学；固体物理学
使用教材：《半导体物理学》刘恩科等主编，电子工业出版社出版
一、课程性质、目的和任务
本课程是高等学校应用物理专业、电子与信息专业本科生的专业选修课。本课程的目的和任务是：通过本课程的学习使学生获得半导体物理方面的基本理论、基本知识和方法。通过本课程的学习要为应用物理与电信专业本科生的半导体集成电路、激光原理与器件、功能材料等后续课程的学习奠定必要的理论基础
二、教学内容及要求
本课程所使用的教材，共13章，概括可分为四大部分。第1～5章，晶体半导体的基本知识和性质的阐述；第6～9章归结为半导体的接触现象；第10～12章，半导体的各种特殊效应；第13章，非晶态半导体。
全部课堂教学为48学时，对上述内容作了必要的精简。10～13章全部不在课堂讲授，留给学生自学或参考，其他各章的内容也作了部分栅减。具体内容和要求如下：
第1章半导体中的电子状态
1.半导体的晶格结构和结合性质
2.半导体中的电子状态和能带
3.半导体中电子的运动有效质量
4.本征半导体的导电机构空穴
5.回旋共振
6.硅和锗的能带结构
7.III-V族化合物半导体的能带结构
8.II-VI族化合物半导体的能带结构
9.Si1-xGex合金的能带
10.宽禁带半导体材料
基本要求：将固体物理的晶体结构和能带论的知识应用到半导体中，以深入了解半导体中的电子状态；明确回旋共振实验的目的、意义和原理，进而了解主要半导体材料的能带结构。（限于学时，本章的第7-10节可不讲授，留学生参阅，不作具体要求）。
半导体物理与器件-第十章-MOSFET基础(1)(MOS结构-CV特性)
28
10.1 MOS电容
P型衬底MOS结构
阈值电压:导通类型
VTN>0
MOSFET为增强型
VG=0时未反型，加有 正栅压时才反型
VTN<0
MOSFET为耗尽型
10.1.2 耗尽层厚度
耗尽情况 反型情况 会算其厚度 了解阈值反型点条件 常用器件掺杂范围
16
10.1 MOS电容
功函数差:MOS接触前的能带图
金属的 功函数
金属的费米能级 二氧化硅的 禁带宽度
绝缘体不允许电荷在金属和半导体之间进行交换
二氧化硅的电子亲和能
硅的电子亲和能 金属的功函数
第十章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础
1
第十章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 11.6
双端ＭＯＳ结构 电容－电压特性 ＭＯＳＦＥＴ基本工作原理 频率限制特性 ＣＭＯＳ技术 小结
本章概述
MOSFET和其他电路元件结合能够产生电压增益和信号功 率增益；
Al SiO2 Si : fp 0.228V
(T 300K, Na 1014 cm3 )
ms 0.83V
MOSFET三维能带图_清华大学半导体物理与器件答辩
MOSFET 能带图平带零偏置V GS > V T , V DS = 0
E i E F
E C
E V
平带, V
DS
> 0V GS > V T , V DS > 0
附 1 三维能带图
V GS > 0, V DS
> 0 附2
9V G = 3V9V D = 5V 沟道中的电子密度
2011年清华半导体物理器件集成电路 考研真题
2011年清华大学研究生入学考试半导体物理、器件及集成电路试题
150分，180分钟
（请将答案写在答题纸上）
一、 图示比较BJT 和MOSFET 饱和区，解释其产生物理机制
二、 （15分）列举MOSFET 由于尺寸缩小引起的四种非理想效应，简要说明其产生的物理机制及对晶体管电学特性的影响
三、 （10分）考虑一个npn 硅双极性晶体管，T=300K ，参数如下：
3-18E cm 10N =，3-16B cm 10N =，s /cm 10D 2E =，s /cm 25D 2B =， s 107-0E 0B ==ττ，m μ1x E =,m μ7.0x B =。已知复合系数为1，求共基极电流增益α、共发射极电流增益β。
四、 （15分）n+多晶硅P 型MOSFET ，空穴浓度3-16A cm 103N ⨯=，氧化层电荷2-1101=Qss'cm ，氧化层厚度为m μ05.0tox =，相对介电常数为，9.3ox =κ7.11s =κ，cm /F 1085.814-0⨯=κ，室温下310i /105.1cm n ⨯= ，V 0259.0q
T k V 0t ==。求以下三种情况的阈值电压：（a ）V 0V BS =；（b ）V 2V BS =；（c ）V 2-V BS =
五、（15分）均匀的n 型Si 样品，在左半部用稳定的光照均匀产生电子空穴对，产生率为g0，若样品足够长，求稳态时样品两边的空穴浓度分布。(已知p0、p0τ、Lp)
六、（15分）n+多晶硅P 型mos 系统，空穴浓度3-16A cm 103N ⨯=，氧化层电荷2-1101=Qss'cm ，相对介电常数为，9.3ox =κ7.11s =κ，cm /F 1085.814-0⨯=κ，室温下310i /105.1cm n ⨯= ，V 0259.0q
MOSFET_01_2011_stu半导体物理
s
ox
s
s ox G C Q V V φφ+−=+=A si F T qN V 420φεεφ+=
Body
Source
Gate
Drain
W
2
SiO +
n +
n L
源区－沟道区－漏区
+n +
n
平带零偏压平衡状态
同时加栅压和漏
压时非平衡状态
夹断
夹断后：导电沟道和漏端分离，导电沟道上的电压降保持在V GS-V Tn，V DS再增加，增加的部分全部降落在夹断区，夹断点向源端方向移动，夹断区展宽
若L>> ∆L，漏电流维持在I
Dsat
外推得到的)
9亚阈值电流随V GS呈指数变化
9对于长沟道器件，V DS>3V t时，I Dsub
9亚阈值电流与温度有强烈的依赖关系，低温时亚阈值电
在器件分析中，氧化层中的各种电荷用薄层Si-SiO2界面。
氧化层电荷对平
带电压的贡献为ox
FB C Q V 0
−=)
F
之间的隔离。
提高场区寄生MOS 管的阈值电压：场注入＋厚的场氧化层
有源区、场区
、衬底加偏压后，转移曲线的形状（斜率）并没有改变，而只是随V SB 的增大向右平移，表明V T 的绝对值随V SB 的增加而增加。2、当V DS 一定时，I D 随的增加而减小，即沟道电导随的增加而减小。
)(2Tn GS ox
s Dsat V V L
C I −=μ衬底偏压对阈值电压的影响称为体效应（也称为衬偏:,0:>
V −=φφ20
=BS V V N q )
2(2−φεε若，则源端表面强反型时：0≠BS V
半导体器件物理课程大纲_施敏
《半导体器件物理》教学大纲
课程名称: 半导体器件物理
学分: 4 总学时:64 实验学时:（单独设课）其它实践环节：半导体技术课程设计
适用专业:集成电路设计与集成系统
一、本课程的性质和任务
本课程是高等学校本科集成电路设计与集成系统、微电子技术专业必修的一门专业主干课，是研究集成电路设计和微电子技术的基础课程。本课程是本专业必修课和学位课。
本课程的任务是：通过本课程的学习，掌握半导体物理基础、半导体器件基本原理和基本设计技能，为学习后续的集成电路原理、CMOS模拟集成电路设计等课程以及为从事与本专业有关的集成电路设计、制造等工作打下一定的基础。
二、本课程的教学内容和基本要求
一、半导体器件简介
1．掌握半导体的四种基础结构；
2．了解主要的半导体器件；
3．了解微电子学历史、现状和发展趋势。
二、热平衡时的能带和载流子浓度
1．了解主要半导体材料，掌握硅、锗、砷化镓晶体结构；
2．了解基本晶体生长技术；
3．掌握半导体、绝缘体、金属的能带理论；
4．掌握本征载流子、施主、受主的概念。
三、载流子输运现象
１．了解半导体中两个散射机制；掌握迁移率与浓度、温度的关系；
２．了解霍耳效应；
３．掌握电流密度方程式、爱因斯坦关系式；
４．掌握非平衡状态概念；了解直接复合、间接复合过程；
５．掌握连续性方程式；
６．了解热电子发射过程、隧穿过程和强电场效应。
四、p-n结
１．了解基本工艺步骤：了解氧化、图形曝光、扩散和离子注入和金属化等概念；
２．掌握热平衡态、空间电荷区的概念；掌握突变结和线性缓变结的耗尽区的电场和电势分布、势垒电容计算；
半导体器件物理
(V bi
−V
)
⎤ ⎥
3
⎦
Vbi
=
2 k BT q
aW ln (
2 ni
)
Vbi
=ψn
−ψ
p
=
kBT q
ln
N AN D ni2
半导体器件物理
耗尽层电容
Cj = εs
W
突变结
1
Cj
=
⎡ ⎢ ⎣
qε s N A N D
2(NA + ND
⎤2
)
⎥ ⎦
(Vbi
−V
−1
)2
线形缓变结
1
Cj
=
⎡ ⎢ ⎣
q
aε
器件物理研究内容
• 器件的电学特性
– 器件工作基本原理 – 器件电流模型
• 器件结构和工艺参数与器件特 性之间的联系
半导体器件物理
电流即电子流动
J =en v
求解电流
– 电子浓度 – 电子运动速度
－>电场
半导体器件物理
求解电场
• 泊松方程
∇2ϕ = − ρ εs
电荷空间分布＋边界条件 Æ电场分布
2 s
12
⎤3 ⎥ ⎦
(Vbi
−V
−1
)3
半导体器件物理
pn结二极管电流特性曲线
半导体物理基础 第六章 MOS
SiO2
+
+
+
界面陷阱电荷 Qit
Si
图 6-13 热氧化硅形成的 Si SiO 2 系统中 的各类电荷
6.4 实际MOS的电容—电压特性
界面陷阱电荷（interface trapped charge）
Qit
硅（100）面， Qit 约 1010 cm 2 ， 硅（111）面， Qit 约 1011 cm 2 。
（6-46）
归一化MOS电容 C C0 随着外加偏压
VG 的增加而减小
画出了理想系统的电容—电压特性（图6.7）。
6.2 理想MOS电容器
教学要求
掌握理想系统的电容—电压特性，对图6.7作出正确分析。 导出公式（6－45）、（6-46）。
6.3沟道电导与阈值电压
6.3沟道电导与阈值电压
6.1 理想MOS结构的表面空间电荷区
载流子积累、耗尽和反型
载流子积累 紧靠硅表面的多数载流子浓度大于体内热平衡多数载流子浓度时，称为载流子积 累现象。 单位面积下的空间电荷
Qs q [ p ( x) p0 ]dx
0
xd
6.1 理想MOS结构的表面空间电荷区
图6-4 几种偏压情况的能带和电荷分布 （a） VG ， （b）小的 VG ， （c）大的 VG
第1章-清华大学半导体物理与器件
半导体物理与器件Semiconductor Physics and
Devices
邓宁
2008.2
答疑
每周一次。时间待定。
作业（20%）
周一交作业。注重对概念的理解。
课堂练习和讨论
2次。
考试
期中考试第9周，期末考试在17周。
成绩评定
作业20%，期中考试40％，期末考试40%。
课本: 1. “半导体物理学”
顾祖毅、田立林、富力文，电子工业出版社
2. ‘Fundamentals of semiconductor devices’
Betty Lise Anderson & Richard L. Anderson
中译本，清华大学出版社
参考书：
‘Fundamentals of semiconductor devices’Betty Lise Anderson & Richard L. Anderson 中译本，清华大学出版社
1、一个硅n+n结，n+区的掺杂浓度为,
n区的掺杂浓度为。求接触电势差。
3181105−×=cm N D 314210−=cm N D 2、电子具有波粒二象性，为什么我们在分析半导体器件时可以把电子当作粒子来考虑？
引言
•微电子学的知识体系和本课程的结构•什么是半导体器件？
•本课程的特点和学习方法
•主要内容和学时安排
•微电子技术发展的历史回顾
如何理解半导体器件？
•功能: （电子电荷）信息传输、处理和存储•实现方式：控制载流子的输运
•结构：由几种基本的结（Junction）结构组成pn结（同质结、异质结）
金属-半导体接触
MOS结构
半导体器件的演化和发展本质上是结本身的变化和组合方式的变化，以实现对载流子输运更有效地控制（结技术-Junction Technology）。
MOSFET三维能带图_清华大学半导体物理与器件
MOSFET 能带图平带零偏置
V GS > V T ，V DS = 0
E i E F
E C
E V
平带，V
> 0V GS> V T，V DS> 0 DS
V GS> 0，V DS> 0
附
2
9V G = 3V 9V D = 5V
沟道中的电子密度
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电场对迁移率的影响
在前面的长沟道模型中，假设载流子迁移率是常数。实际上，V GS 和V DS 分别在沟道中产生纵向电场和沿沟道方向的水平电场，都会对载流子的迁移率产生影响。低场迁移率（弱场近似）
水平电场较小时，载流子
迁移率和水平位置无关，称作低场迁移率，。
（体材料）
•分析弱场下纵向电场对低场迁移率的影响；•分析水平强电场对迁移率的影响
•弱场下纵向电场对低场迁移率的影响
前提：载流子速度小于饱和速度（纵向弱场）
和体材料中的电子比较：
沟道中的电子不仅受到晶格振
动、杂质等散射，另外还受到沟
道“壁”的散射—导致载流子的
平均自由时间减小，迁移率下
降。
沟道“壁”的含义：势垒
由界面势垒和Si导带势垒构成。
对沟道中的大部分电子，势阱很
的散射使得沟道中载
。
热运动
速度三个方向的平均自由程是相等的。
X方向受到额外的散射对平均自由时间的影响例:
假设纵向电场为105V/cm。
电子在一个平均自由程内损失全部动量：
由沟道“壁”散射决定的平均自由时间为：
X方向最大动能为：
因此，最大的平均自由时间为：
沟道“壁”散射决定的平均自由时间约为体材料的1/6。纵向电场对迁移率的影响：
•能量相同的载流子在不同纵向电场下平均自由时间不同，电场越大，平均自由时间越短。（势阱宽度不同）•载流子在YZ平面内的平均自由时间和体材料相同
•不同纵向电场下，电子迁移率不同。电场越强，迁移率越低。
决定沟道纵向电场的因素（电荷）：掺杂浓度、偏置、沟道深度
根据实验结果得到的低场迁移率：
纵向电场对I-V特性的影响：恒定迁移率：
考虑纵向电
场影响：
忽略沟道电压变化的影响：
其中：
恒定迁移率和考虑纵向电场后的比较
沟道中水平电场对迁移率的影响
速度饱和效应—弱场下，载流子的漂移速度随电场增大而增大；电场增大到一定值，漂移速度达到饱和。
原因：随电场增大，散射机制的变化。
沟道中载
流子漂移
速度的经
验公式：
例：
根据公式7.64：
得：
对于现代集成电路技术，速度饱和效应尤其显著。取沟道长度为0.18，漏极电流的变化：
m μ
非饱和区的I-V特性：对比：
速度饱和对I-V
特性的影响：
•利用沟道宽长比调整I-V 特性；
•饱和漏电压的变化：减小。NFET减小更多。
•沟道宽长比不变的情况下，饱和漏极电流随沟道长度减小如何变化？
速度饱和效应的物理本质：
问题1：真的是沟道夹断需要的漏电压变小了吗？问题2：漏极电流饱和时，沟道夹断了吗？
问题3：速度饱和首先在靠近源端还是漏端出现？问题4：当沟道夹断时，饱和电流是由什么机制决定的？
E
速度饱和效应是现代集
成电路的器件设计和研
究中必须考虑的因素！
模型和实验结果的对比NFET参数：
电源电压：1.8V
阈值电压和低场迁移率的测量
实际工作中，MOSFET的阈值电压是通过测量而不是计算得到的。
如何从实验数据得到阈值电压？
非饱和区漏极电流：
，where
V DS很小时，可以忽略速度饱和效应：
栅源电压不太大时，漏极电流近似为：
对转移特性曲线：
斜率为：跨导
令：
得到截距为：
MOSFET 的一级近似认为：只有V GS >V T 时，才能有漏极电流流过MOSFET V GS < V T 时的漏极
小电流称为亚阈值
电流。
这种近似对大多数实际
情况是适用的。但是在
某些应用中，非常小的
电流也是不能忽略的
（关态电流）。
亚阈值电流（扩散电流为主）：
萨方程不适用于亚阈值区的原因： 强反型近似中的关于耗尽层的假定不适用 该假定认为：V GS ≤V T 时，Q n =0。 实际上，Q n 随表面势指数变化。当栅电压低于阈值电压时，Q n 指数下降，漏极电流也是如此。 强反型时，由于|Q n |数值很大，计算|Q n |时可忽略V GS =V T 时已经出现了的表面电子电荷。 只考虑了漂移电流，未考虑扩散电流 在亚阈值区，扩散电流>>漂移电流。亚阈值区导电与BJT 中基区的电流传输相似。
下图为ψF 此时半导体表面弱反型，相当于低掺杂的n型区。 沿沟道方向是n+/n-/n+结构，电流中扩散电流成分远大于漂移电流。 亚阈值电流的形成 在亚阈值区，漏极电压几乎全部降落在反向偏置的漏衬结耗尽区上，因此，漏极电流的漂移流部分可以忽略。 另一方面，自由载流子浓度沿沟道方向的梯度相当大，因此，亚阈值电流的主要成分是扩散流，类似于基区均匀掺杂的BJT的基区电流。 栅极电压V G使半导体表面能带弯曲，降低了从源区到沟道区的电子势垒，电子从重掺杂的源区（类似BJT的发射区）注入到p型表面区（类似BJT的基区），大部分注入的电子被漏区收集（类似BJT的集电区)。 •亚阈值区漏极电流随栅压指数变化 亚阈值电流为： 亚阈值电流分析 表征电容分压作用： 栅压变化对沟道电压 的影响 半对数坐标转移特性曲线