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）。

JoyShockley

求版主加精啊！！！

fuyou_never

当管子不是二极管连接的时候，那个电场是横向电场吧？ 可是VGS-VTH这个是垂直的电场吧？ 还望指教

mcgrady

回复 1# JoyShockley


    professional！
也就是说Vgs过大后饱和电流和Vgs成正比
跨导gm也不随电流增大而变化了
感谢楼主

mcgrady

不过这么大的过驱动电压，对摆幅不利，
一般用在什么场合？

JoyShockley

回复 5# fuyou_never


    二极管接法的目的只是使得管子工作在饱和区，关键是要理解沟道中的电势分布。  注意：截止点的电势为Vgs-Vth，截止点到源区的电压差为Vgs-Vth-0，漏区到截止点的电压差为Vds-Vgs+Vth（二极管接法时（Vgs=Vds），该压差为Vth）。所以，作为沟道中的电子，她是感受不到Vds的大小的，她只能感到Vgs的关怀

JoyShockley

回复 6# mcgrady


    这就是为什么跨导会饱和，另外，同时存在的还有迁移率退化效应。不过，短沟道效应的精髓就是这个速度饱和效应，将平方律退化成一次方律

hszgl

晶体管级的讨论比电路级的有意思多了。这就是我为啥只想搞器件而不愿意做电路。