帮你直观理解速度饱和效应

JoyShockley

速度饱和效应主要是因为Vgs-Vth太大了，前提是管子工作在saturation区域(vds>vgs-vth)。 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）。

图1 用于解释速度饱和效应的示意图，截止点的电势为Vgs-Vth。 推导电流公式时，我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）。

Pine1

谢谢

ZXY2002

   

研究生笑笑 发表于 2015-12-25 17:49
一直不了解为什么Vgs-Vth是横向电场，它不应该是纵向的吗，源端和衬底连接，Vgs不就是多晶硅-氧化层-硅上的 ...

我也是这么理解的

xya81for23

学习学习

CR400BF-BZ

一般来说，饱和场强在10^5V/cm量级，而深亚微米工艺的电压典型值为1V，这样算出来，在沟道长度在起码100nm的时候就已经进入速度饱和了，此时的MOS管饱和区的跨导应当是一个恒定值，但甚至在28nm下仿真得到的gm仍然是可随电流变化，这个如何理解呢

piao

many thanks

sherrydefaulter

   

April1999 发表于 2021-7-30 18:19
有个问题，过驱动电压小于80mv为弱反型区。，100mv-400mv为强反型区，大于400mv为速度饱和区，这个判断适用 ...

80mv与尺寸和工艺无关，400mv与L成正比，这些都是估算值

sherrydefaulter

   

Starspark 发表于 2022-4-19 10:49
根据公式来看，IDC=Qch*vch，那么在线性区下的速度饱和，VGS不变，Q不变，vch已经饱和也不变，为什么电流 ...

借楼主的图，当线性区发生速度饱和时，沟道未夹断，因此沟道电荷平均密度Qch是与VDS相关的，Qch=(VDS-VTH)*Cox*W*1/2。因此电流会随VDS增大，直到沟道夹断，QCH=(VGS-VTH)*Cox*W*1/2,电流保持不变

Starspark

   

sherrydefaulter 发表于 2022-4-9 13:19
这种情况存在的。但是继续增大VDS，IDS会随之增大，直到进入饱和区

根据公式来看，IDC=Qch*vch，那么在线性区下的速度饱和，VGS不变，Q不变，vch已经饱和也不变，为什么电流会随着VDS的增大而增大呢

敬山一休

我的理解就是电子在电场作用下速度不是无限大的，那么如果电场如果足够大的话就会进入速度饱和