如何抑制载流子的速度饱和

hondgen

在电路设计中有什么方法可以抑制改善载流子的速度饱和问题

twfly

貌似降低VDS可以，不太清楚

jesseyu

加长L,速度饱和应该是因为量子效应产生的

zhanqing1215

2楼,3楼正解,先了解饱和产生的原因吧,跟电场强度太大有关系,所以需要减小电场强度,上面方法在设计上都是从这些方面来解决的,还有工艺上采用LDD结构也是可以减小电场的

semico_ljj

VDS不要太高，90nm以下小于1V

fuyou_never

回复 5# semico_ljj


    请问速度饱和是横向电场太大的时候 载流子速度达到最大值 这个横向电场不应该是DS之间的电势引起的吗  这样想的话我就理解成不论GS之间的电压为多少只要DS之间的电压比较大的时候都会产生速度饱和。。 为什么用GS之间电压的大小来区分速度饱和区呢？ 谢谢！

mcgrady

谁知道速度饱和在IV曲线上表现为什么？
忘了

JoyShockley

速度饱和效应主要是因为Vgs-Vth太大了，前提就是管子工作在saturation区域。 例如：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）。

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）。

楼上的似乎，没有几个理解速度饱和效应的

tulipbear97

velocity saturation~在a/rf designer 而言只是一种非理想效应
从头来MOS ，在gate加压产生channel和电荷(inversion)，用一个速度v把电荷移过chanel
就产生了电流，理论上我们加在两端(d,s)的voltage愈大他应该要跑的更快，但是就是因为电荷他
没办法跑的更快就叫速度饱合了~~~

但实际上，design通常不用特意理他
需要理他的通常是在op等的input gain stage,
constant电流下的gm(diff input pair or well defined bias current)
平常升W降L, gm就上升了但现在L已经没用了 (到达最大速度了)
只剩下升W了，而升了W, Vgs-Vt就愈来愈小，可能都subthreshold了..........
这时付出的面积代价会很可怕，因为常常都Vgs<Vt,
如果不管面积, 其实用也不会怎样，因为下面or上面是constant current source
这个MOS一定打的开
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gy118

回复 8# JoyShockley

你的结论是没有问题，所谓的“速度饱和区”确实和VGS-VT以及Leff有关，但是感觉解释不是那么准确，从本质上来说并不是什么速度饱和不饱和的问题，而是MOS的曲线和传统平方率不一致如何解释的问题。
从器件的角度，MOS工作在饱和区都是可以拿速度饱和公式去解释的，也就是说工作在饱和区都会出现速度饱和，平方率的公式是在VGS-VT不那么大或者Leff不那么小的时候速度饱和公式的一种特例。


对于长沟道器件，L比较大，一般情况下VGS-VT和VDS都不足够大，MOS曲线接近于平方率，增加VDS，从而横向电场增加，Leff减小，减小到一定程度时候，平方率公式有偏差了，所以说进入了“速度饱和区”。


VGS-VT和VDS同时增加的话（正如你所说的二极管连接），这种偏差会更明显，因为除了Leff，VGS-VT增加了也会造成偏差。


而当L减小，VGS-VT比较小的时候平方率这个特例就不符合实际的曲线了；而当L更小，器件有可能直接从亚阈值区进入“速度饱和区”，平方率在所有情况下都不符合了。

总之，所谓的“速度饱和区”只是电路设计者根据自己的需要从器件模型中简化的出来的一个东西，主要是为了在传统平方率模型之后方便理解。如果没有记错的话，BSIM模型也基本上是基于“速度饱和”公式的，只不过加入了更多的理论或实测得到的参数。