关于体效应对阈值电压影响的疑问

ZHZIC

体效应对阈值电压的影响，拉扎维模集2.3节里是这么解释的：
对于nmos，首先假设Vs=Vd=0V，当Vb变得小于0的时候，将会吸引更多的空穴到衬底，使得耗尽层变得更宽，在反型之前，栅极的电荷必须首先镜像耗尽层的电荷，因此阈值电压就变大了。书里后面还讲到，衬底电压不变，源极电压变大，也会导致阈值电压变大，但这里没解释。
其实这么解释，也能明白，但是我用另一种方式考虑的时候，就出现了问题：
1、上面分析的时候，并没有提到源极和漏极，而他们后面又说，如果衬底电位不变，源极电位变大，也会产生体效应导致阈值电压变大，可是这跟源极有什么关系？
2、电压只是一个相对值，阈值电压是栅极与衬底的电压差，而衬底电位变低，而栅极电位应该变小一点就可以达到阈值电压，阈值电压的定义是沟道形成强反型时栅极的电压，这样说的话，阈值电压应该是变小的。而书里是VB变小的话，栅极电压却变大，两边变大了。。。
我上面的两个理解肯定是有问题的，但是我不知道什么问题，希望大佬帮我指出来我理解的错误。

acging

阈值电压跟Vsb有关，所以跟source和bulk电压都有关。
“阈值电压是栅极与衬底的电压差”，这理解不正确，阈值电压跟栅极电压没有关系。

ZHZIC

acging 发表于 2021-4-12 14:03
阈值电压跟Vsb有关，所以跟source和bulk电压都有关。
“阈值电压是栅极与衬底的电压差”，这理解不正确，阈 ...

我看阈值电压的公式里确实是有Vbs，但是还是没有一个直观的理解＞﹏＜

taocong

我的直观理解是：对NMOS来说，源极电压相对衬底电压越高，它就吸引更多沟道电子过来，本来沟道电子是用来形成沟道反型层的，你源极吸过来了一部分，那栅极就需要更大电压才能维持之前的反型层，也就是等效为阈值电压升高。

ZHZIC

taocong 发表于 2021-4-12 20:51
我的直观理解是：对NMOS来说，源极电压相对衬底电压越高，它就吸引更多沟道电子过来，本来沟道电子是用来形 ...

感觉你说的有一定的道理，这是我新的理解，感觉跟你差不多：
源极和衬底如果电位不一样，只能是一个反偏的pn结，如果反偏电压越大，则pn结越宽，pn结的耗尽区越大，在源极附近，pn结的耗尽区跟沟道的耗尽区应该是同一片区域，这就正好对应了书上说的耗尽区变大了，后面的解释就跟书上一样的了。
这样我又想到了一个问题，漏极附近的电压与衬底相差更大，体效应该更加明显，阈值电压更大，例如在饱和区，漏极附近沟道被夹断，即没有反型层，只有耗尽层，是不是说明，由于漏极附近由于体效应的影响，还没有达到阈值电压。从源极到漏极的方向上，阈值电压并不是一样的。感觉对阈值电压的定义只是源极附近达到强反型时的栅极电压。
今天还看了一下，晶体管原理这本书，这里面利用能带推导了阈值电压的公式，确实是有Vbs的，里面讲到如果源极和衬底电位如果不一样，他们就不会有一个统一的费米能级，他们的准费米能级的差就是q(Vs-Vb),如果想要达到强反型，就需要能带弯曲q(2ΦFp+Vs-Vb),这是从能带的方面解释的，但是只是看了个大概，没咋理解，本科学过半导体物理，现在忘的差不多了╥﹏╥...
感觉还是上面直观的解释理解的更清晰一些

xj0ipk

楼主好，我最近也在想这个问题，为什么阈值电压会与源端电压相关，但是与漏端电压没有关系，看了上面的解释觉得有点牵强。请问现在有没有得到新的解释呢

Sxiaojie

xj0ipk 发表于 2022-7-28 15:22
楼主好，我最近也在想这个问题，为什么阈值电压会与源端电压相关，但是与漏端电压没有关系，看了上面的解释 ...

阈值电压本来就是对S极而言的吧？ 不知道是不是这样子，S，D是对称的

超级人机

学习

爱咋咋come

你把阈值电压定义为VD很小时，沟道中电流为1mA/mm时对应的栅电压。当源极电压变大，同样的很小的VD在沟道中形成的电场强度比原来的要小，驱动沟道中的载流子形成的电流变小，所以需要增加栅电压才能增加沟道中载流子的浓度，从而增大电流，达到1mA/mm的量级