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阈值电压的计算公式分享-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2024-08-14 

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阈值电压的计算公式分享-KIA MOS管


常见的阈值电压计算公式:

MOSFET的阈值电压: 对于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),其阈值电压可以通过以下公式计算:

Vth = Vt0 + γ(√|2φF + Vsb| - √|2φF|)

其中,Vth为阈值电压,Vt0为零偏电压,γ为衰减系数,φF为内建电势,Vsb为源极与基极之间的电压。


BJT的阈值电压: 对于双极型晶体管(BJT),其阈值电压可以通过以下公式计算:

Vth = Vbe_on - (KT/q) * ln(Ic/Is)

其中,Vth为阈值电压,Vbe_on为基极-发射极的正向电压,KT为玻尔兹曼常数乘以温度,q为电子电荷,Ic为集电极电流,Is为发射极饱和电流。


NMOS管的阈值电压公式

nmos晶体管的阈值电压公式为Vt=Vt0-γ(2φF/Cox),其中Vt0为晶体管的基础阈值电压,γ为晶体管的偏置系数,φF为晶体管的反向偏置电势,Cox为晶体管的欧姆容量。


阈值电压怎么求

计算阈值电压方法的过程:

阈值电压,计算公式

方法A相对来说比较容易操作,在早期的阈值电压测试中会经常用到,不过现在随着工艺的先进,这种方法再够精准无误了,所以,方法B逐渐开始采用,但实际上JEDEC定义的不够准确,它是把VDS忽略掉了。正确计算的方法如下,根据线性区的电流方程:

阈值电压,计算公式

阈值电压与哪些因素有关

一个特定的晶体管的阈值电压和很多因素有关,包括backgate的掺杂,电介质的厚度,栅极材质和电介质中的过剩电荷。

1、背栅的掺杂

背栅(backgate)的掺杂是决定阈值电压的主要因素。如果背栅掺杂

越重,它就越难反转。要反转就要更强的电场,阈值电压就上升了。MOS管的背栅掺杂能通过在介电层表面下的稍微的implant来调整。


2、电介质

电介质在决定阈值电压方面也起了重要作用。厚电介质由于比较厚而削弱了电场。所以厚电介质使阈值电压上升,而薄电介质使阈值电压下降。


3、栅极的物质成分

栅极(gate)的物质成分对阈值电压也有所影响。如上所述,当GATE和BACKGATE短接时,电场就施加在gate oxide上。


4、介电层与栅极界面上过剩的电荷

GATE OXIDE或氧化物和硅表面之间界面上过剩的电荷也可能影响阈值电压。这些电荷中可能有离子化的杂质原子,捕获的载流子,或结构缺陷。电介质或它表面捕获的电荷会影响电场并进一步影响阈值电压。如果被捕获的电子随着时间,温度或偏置电压而变化,那么阈值电压也会跟着变化。


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