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《电气工程名词》。 2100433B
1998年,经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
首先根据你的需求决定选择NPN还是PNP(建议尽量选用NPN,应为同工艺的NPN管子要比PNP的相对便宜、性能相对优越)然后根据你的电路环境决定管子耐压Vds,过流Id,根据导通损耗需求选择导通电阻R...
LED灯根据颜色不同正向导通电压也不同,一般是发的光能量越高(波长越短)正向导通电压也越高,例如红外LED一般是1.3V左右而红色LED则要大于1.5V(一般要2左右才能点亮),紫外LED则更高(一般...
反向电压。
基于双电源电压和双阈值电压的全局互连性能优化
基于双电源电压和双阈值电压技术,提出了一种优化全局互连性能的新方法.文中首先定义了一个包含互连延时、带宽和功耗等因素的品质因子用以描述全局互连特性,然后在给定延时牺牲的前提下,通过最大化品质因子求得优化的双电压数值用以节省功耗.仿真结果显示,在65nm工艺下,针对5%,10%和20%的允许牺牲延时,所提方法相较于单电压方法可分别获得27.8%,40.3%和56.9%的功耗节省.同时发现,随着工艺进步,功耗节省更加明显.该方法可用于高性能全局互连的优化和设计.
低阈值电压RF MEMS开关的力学模型
采用大激励极板的螺旋型膜开关在保持优异的高频特性的同时 ,可以获得较低的阈值电压。但是对这种结构的设计缺乏足够理论分析。文中将在 Ansys软件数值求解的基础上 ,研究缺口尺寸和开关阈值电压的关系 ,其结果对设计低驱动开关有一定指导意义
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。
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。这种implant被叫做阈值调整implant(或Vt调整implant)。考虑一下Vt调整implant对NMOS管的影响。如果implant是由受主组成的,那么硅表面就更难反转,阈值电压也升高了。如果implant是由施主组成的,那么硅表面更容易反转,阈值电压下降。如果注入的donors够多,硅表面实际上就反向掺杂了。这样,在零偏置下就有了一薄层N型硅来形成永久的沟道(channel)。随着栅极偏置电压的上升,沟道变得越来越强的反转。随着栅极偏置电压的下降,沟道变的越来越弱,最后消失了。这种NMOS管的阈值电压实际上是负的。这样的晶体管称为耗尽模式NMOS,或简单的叫做耗尽型NMOS。相反,一个有正阈值电压的的NMOS叫做增强模式NMOS,或增强型NMOS。绝大多数商业化生产的MOS管是增强型器件,但也有一些应用场合需要耗尽型器件。耗尽型PMOS也能被生产出来。这样的器件的阈值电压是正的。耗尽型的器件应该尽量的被明确的标识出来。不能靠阈值电压的正负符号来判断,因为通常许多工程师忽略阈值电压的极性。因此,应该说“阈值电压为0.7V的耗尽型PMOS”而不是阈值电压为0.7V的PMOS。很多工程师会把后者解释为阈值电压为-0.7V的增强型PMOS而不是阈值电压为 0.7V的耗尽型PMOS。明白无误的指出是耗尽型器件可以省掉很多误会的可能性。
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。理论上,电介质成分也会影响电场强度。而实际上,几乎所有的MOS管都用纯二氧化硅作为gate dielectric。这种物质可以以极纯的纯度和均匀性生长成非常薄的薄膜;其他物质跟它都不能相提并论。因此其他电介质物质只有很少的应用。(也有用高介电常数的物质比如氮化硅作为gate dielectric的器件。有些作者把所有的MOS类晶体管,包括非氧化物电介质,称为insulated-gate field effect transistor(IGFET))
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。这主要是因为GATE和BACKGATE物质之间的work function差值造成的。大多数实际应用的晶体管都用重掺杂的多晶硅作为gate极。改变多晶硅的掺杂程度就能控制它的work function。
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。2100433B
如MOS管,当器件由耗尽向反型转变时,要经历一个 Si 表面电子浓度等于空穴浓度的状态。此时器 件处于临界导通状态,器件的栅电压定义为阈值电压,它是MOSFET的重要参数之一 。MOS管的阈值电压等于背栅(backgate)和源极(source)接在一起时形成沟道(channel)需要的栅极(gate)对source偏置电压。如果栅极对源极偏置电压小于阈值电压,就没有沟道(channel)。
MOS管的阈值电压等于backgate和source接在一起时形成channel需要的gate对source偏置电压。如果gate对source偏置电压小于阈值电压,就没有channel。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,gate材质和电介质中的过剩电荷。每个因素都会被简单的介绍下。
Bakegate的掺杂是决定阈值电压的主要因素。如果backgate越重掺杂,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backgate掺杂能通过在gate dielectric表面下的稍微的implant来调整。这种implant被叫做阈值调整implant(或Vt调整implant)。
考虑一下Vt调整implant对NMOS管的影响。如果implant是由acceptors组成的,那么硅表面就更难反转,阈值电压也升高了。如果implant是由donors组成的,那么硅表面更容易反转,阈值电压下降。如果注入的donors够多,硅表面实际上就反向掺杂了。这样,在零偏置下就有了一薄层N型硅来形成永久的channel。随着GATE偏置电压的上升,channel变得越来越强的反转。随着GATE偏置电压的下降,channel变的越来越弱,最后消失了。这种NMOS管的阈值电压实际上是负的。这样的晶体管称为耗尽模式NMOS,或简单的叫做耗尽型NMOS。相反,一个有正阈值电压的的NMOS叫做增强模式NMOS,或增强型NMOS。绝大多数商业化生产的MOS管是增强型器件,但也有一些应用场合需要耗尽型器件。耗尽型PMOS也能被生产出来。这样的器件的阈值电压是正的。
耗尽型的器件应该尽量的被明确的标识出来。不能靠阈值电压的正负符号来判断,因为通常许多工程师忽略阈值电压的极性。因此,应该说“阈值电压为0.7V的耗尽型PMOS”而不是阈值电压为0.7V的PMOS。很多工程师会把后者解释为阈值电压为-0.7V的增强型PMOS而不是阈值电压为+0.7V的耗尽型PMOS。明白无误的指出是耗尽型器件可以省掉很多误会的可能性。
为了区别不同的MOS管有很多特殊的符号。图7就是这些符 号。(符号A,B,E,F,G,和H被许多不同的作者使用)符号A和B分别是NMOS和PMOS管的标准符号。这些符号在工业界没有被普遍使用;相反,符号C和D分别代表NMOS和PMOS。这些符号被设计的很像NPN和PNP管。这么做能突出MOS和双极型电路之间基本的相似点。符号E和F用在backgates接到已知电位上时。每个MOS管都有一个backgate,所以它总得接到什么地方。符号E和F可能有点让人看不懂,因为读者必须自己推断bakgate的接法。尽管如此,这些符号还是非常流行,因为他们使电路同看上去更易读。符号G和H经常被用在耗尽型器件上,符号中从drain到source的粗线就表示了零偏置时的channel。符号I和J表示高电位drain的非对称晶体管,符号K和L表示drain和source都是高电位的对称晶体管。除了这些,MOS管还有其他很多电路符号;图1.24仅仅是其中的一小部分。
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。理论上,电介质成分也会影响电场强度。而实际上,几乎所有的MOS管都用纯二氧化硅作为gate dielectric。这种物质可以以极纯的纯度和均匀性生长成非常薄的薄膜;其他物质跟它都不能相提并论。因此其他电介质物质只有很少的应用。(也有用高介电常数的物质比如氮化硅作为gate dielectric的器件。有些作者把所有的MOS类晶体管,包括非氧化物电介质,称为insulated-gate field effect transistor(IGFET))
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,电场就出现在gate oxide上。这主要是因为GATE和BACKGATE物质之间的work function差值造成的。大多数实际应用的晶体管都用重掺杂的多晶硅作为gate极。改变多晶硅的掺杂程度就能控制它的work function。
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。