什么是MOS管软击穿,穿通击穿原理分析-KIA MOS管
MOS管软击穿现象
MOS管软击穿现象主要涉及到穿通击穿(Punch-Through Breakdown),这是一种特定的击穿机制,其特征包括电流逐步增大和耗尽层展宽。这种击穿类型发生在源漏的耗尽层相接时,此时源端的载流子注入到耗尽层中,被耗尽层中的电场加速达到漏端,导致电流急剧增大。
穿通击穿原理
穿通击穿主要发生在源漏之间的耗尽层相接时。这种击穿的特点包括电流逐步增大和电流急剧增大点,这是因为耗尽层扩展较宽,导致产生较大的电流。穿通击穿的软击穿点发生在源漏的耗尽层相接时,此时源端的载流子注入到耗尽层中,被耗尽层中的电场加速达到漏端,因此,穿通击穿的电流也有急剧增大点。这个电流的急剧增大和雪崩击穿时电流急剧增大不同,这时的电流相当于源衬底PN结正向导通时的电流,而雪崩击穿时的电流主要为PN结反向击穿时的雪崩电流。穿通击穿一般不会出现破坏性击穿,因为穿通击穿的场强没有达到雪崩击穿的场强,不会产生大量电子空穴对。
穿通击穿:
穿通击穿受多晶栅长度影响
1.破坏性击穿并不会出现,
原因:场强没有达到雪崩击穿场强,并不会产生大量电子空穴对;
2.在沟道中间发生;
原因:穿通不容易发生在沟道表面,沟道注入使表面浓度大形成,NMOS管场效应管有防穿通注入;
3.发生在沟道中间:鸟嘴边缘浓度 > 沟道中间浓度
4.软击穿:击穿过程中,电流渐渐变大;
原因:耗尽层扩展较宽,同时发生DIBL效应,源衬底结正偏出现电流渐渐变大;
5.软击穿点:在源漏的耗尽层相接时,源端载流子注入耗尽层中,被电场加速达到漏端,电流变大,与雪崩击穿电流不同,与源衬底PN结正向导通时电流相同。
穿通击穿特点
(1)穿通击穿的击穿点软,击穿过程中,电流有逐渐增大的特征,这是因为耗尽层扩展较宽,发生电流较大。另一方面,耗尽层展广大容易发生DIBL效应,使源衬底结正偏呈现电流逐渐增大的特征。
(2)穿通击穿的软击穿点发生在源漏的耗尽层相接时,此刻源端的载流子注入到耗尽层中, 被耗尽层中的电场加快到达漏端,因此,穿通击穿的电流也有急剧增大点,这个电流的急剧增大和雪崩击穿时电流急剧增大不同,这时的电流相当于源衬底PN结正向导通时的电流,而雪崩击穿时的电流主要为PN结反向击穿时的雪崩电流,如不作限流,雪崩击穿的电流要大。
(3)穿通击穿一般不会呈现破坏性击穿。因为穿通击穿场强没有到达雪崩击穿的场强,不会发生许多电子空穴对。
(4)穿通击穿一般发生在沟道体内,沟道外表不容易发生穿通,这主要是因为沟道注入使外表浓度比浓度大构成,所以,对NMOS管一般都有防穿通注入。
(5)一般的,鸟嘴边际的浓度比沟道中心浓度大,所以穿通击穿一般发生在沟道中心。
(6)多晶栅长度对穿通击穿是有影响的,跟着栅长度添加,击穿增大。而对雪崩击穿,严格来说也有影响,可是没有那么明显。
防止穿通击穿的方法包括优化器件结构,如通过调整掺杂浓度来抑制耗尽区宽度的延展,以及在设计和制造过程中采取适当的措施来避免或减少穿通击穿的发生。此外,对于静电敏感的MOS管,采取适当的静电防护措施也是必要的,以防止静电放电导致的击穿现象。
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