关于对MOS管速度饱和的理解分析-KIA MOS管
MOS管速度饱和分析
MOS管速度饱和:一般而言，载流子速度正比于电场，斜率是载流子的迁移率；可当延沟道电场达到临界值（某个根据散射效应计算的值）时，载流子的速度将会趋于饱和，称为速度饱和效应。此时的载流子速度不会随着电场增大而增大。
需要说明：
1.一般这种现象发生在短沟器件中。
2.如果不考虑速度饱和的情况，管子在Vgs-Vth<Vds的时候是会出现电阻工作区和饱和区两种的，I随V的变化分别呈现线性和二次模型。这两个区域的名称在模拟集成电路中有略微不同，叫做深三极管区和饱和区。
3.载流子的速度趋于饱和的主要原因是因为散射效应，也即是载流子间的碰撞导致的。
4.课本上将这个临界值设置为ξc，并用下面这幅图形象的描述了这个概念。
5.电子和空穴的饱和速度大致相同，是10^5m/s。
6.速度饱和发生的临界电场强度取决于掺杂浓度和外加的垂直电场强度。
MOS管速度饱和：电子和空穴的饱和速度大致相同，即105m/s。速度饱和发生时的临界电场强度取决于掺杂浓度和外加的垂直电场强度。对于电子,临界电场在1~5 V/μm之间。
这意味着在沟道长度为0.25μm的NMOS器件中大约只需要2V左右的漏源电压就可以达到饱和点，这一条件在当前的短沟器件中很容易满足。在n型硅中需要稍高一些的电场才能达到饱和，因此在PMOS晶体管中速度饱和效应不太显著。
速度饱和效应发生在这样一个场景下：首先MOS管工作在饱和saturation区(vds>vgs-vth)，可是此时的Vgs-Vth太大了。
说明：将二极管接法的管子扫描Vgs，管子依次经历，截止区，弱反型区，强反型区和速度饱和区。
对于工作在饱和区的管子其沟道电场强度为（Vgs-Vth）/Leff，该电场太大，则沟道载流子速度饱和了。 大Vds将把沟道截止点推向源区，使得Leff变小，但真正决定因素还是Vgs-Vth。
Vgs-Vth小于80mv时，饱和时管子工作在弱反型，100mv-400mv左右工作在强反型，400mv+则速度饱和了（前提：管子工作在饱和区Vds>Vgs-Vth）。
下图用于解释速度饱和效应，截止点的电势为Vgs-Vth。
推导电流公式时，用的是单位长度平均载流子浓度乘以速度的方式，省去了繁琐的积分方法，当电场强度（Vgs-Vth）/Leff超过临界值时，沟道电子速度是u*（Vgs-Vth）/Leff变为恒定值Vsat。
平方率退化为一次方率，这就是告诉大家，为什么你用平方律手算的W，L这么不准的原因了。
关键是要理解，饱和区管子的电场强度是（Vgs-Vth）/Leff，沟道电子速度是u*（Vgs-Vth）/Leff，当（Vgs-Vth）/Leff太大时，速度饱和了（半导体的性质）。
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