MOS晶体管通用电荷薄层模型作用及其重要特征

7.4.5节中，我们已经说明怎样用4.3节中的通用模型来计算各种电荷。最后得到的表达式适用于所有反型区。对这些电荷求导可得电容（这不是一件容易的事）。除非对本体电荷采用采用近似式(类似于4.4节中导出近似强反型时所用的近似式)否则最后得到的表达式太长。

为了说明在所有反型区中电容的变化情况，可以固定VDS，  画出电容与VGS的关系曲线。这就是在画图7.9和图8.10时所采用的方法。最后得到的电容曲线示于图8.17中，并在所有区域中都和实验符合得很好。MOS晶体管通用电荷薄层模型。在图8.18中，我们画出了在中反型附近，放大水平标度后的曲线。显然，在这一区域，强反型表达式和弱反型表达式都完全失败了。但是在许多电路CAD所用的模型中，还是认为弱反型表达式和强反型表达式的有效区是紧挨的。

图8.19中，我们比较了gmb／gm，Cbs／Cgs和Cbd／Cgd。可见式(8.3.15)近似地得到了证明。

耗尽

在耗尽区，有关的电容只有Cgd。把相应的栅电荷公式(7.4.46)代入定义式(8.3.5)就可得到与弱反型时一样的表达式：

应当注意，上述表达式是通过假设一个具有明显边缘的，完全的耗尽区而推导出来的。然而，若VGB接近VFB(相差小于几个Φt)，则就不能明确地定义这样一个耗尽区了，因而上面的表达式将或多或少存在误差。MOS晶体管通用电荷薄层模型。通过考虑氧化层下面载流子的分布(附录F)，并结合式(2.6.8)可以进行更精确的计算。

积累

在推导积累区电荷表达式的过程中(7.4.7节)，  曾经假设正好位于氧化层之下的大量空穴建立起一导电薄层。运用这一描述或直接把栅电荷公式(7.4.47)代入Cgb的定义式(8.3.5)，  可得出

上面关于“导电薄层”的论述只有在深度积累区才真正有效。若VGS只稍微低于VFB，则“薄层”将不会满意地形成，因而式(8.3.40)将不是十分准确的。再有，考虑运动载流子随深度的分布(附录F)，  并结合式(2.6.8)，  可以精确地计算Cgb。图8.20表示了积累区和耗尽区中的电容Cgb。虚线代表式(8.3.39)和式(8.3.40)，实线表示更加真实的特性。

短沟道效应和窄沟道效应

由于存在二维效应，短沟道器件的电容难于计算人们常常依靠测量来解决，  但测量本身也是困难的。由于这样一些器件的电容可能较小，故很容易被由非本征效应，封装和测量线路引起的寄生电容所掩盖。为了使这样一些测量比较容易进行，部分测量装置可和被测晶体管一起集成在同一芯片上。MOS晶体管通用电荷薄层模型。一般情况下，可以观察到电容—电压特性，该特性和沟道长而宽的器件的相应特性定特性相似。但是更困难的工作是：在这些特性曲线上确定出各特定的工作区，因为从这一区到另一区的过渡是十分缓慢的。对于窄沟道器件，电容测量给出了有效沟道宽度与栅电压的依赖关系(5．4．3节)。

在缺乏完全的解析结果的情况下，短沟道和(或)窄沟道器件的电容可以利用本章所导出的表达式来近似模拟，这时，表达式中的VT和W要用5.4节中所讨论的有效量和来代替。

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