25 第六章 等效电路,影响阈值电压的因素
mos等效电路
mos等效电路MOS等效电路是模拟电路中的重要组成部分，它们由MOS管和其他元件组成，用于模拟电路的行为。
本文将深入探讨MOS等效电路，包括定义、类型、特点和应用。
一、定义MOS等效电路是MOS管和其他元件的组合，用于模拟电路的行为。
它是一种电路，经过开发可以完成各种逻辑操作，包括放大、开关、计时和振荡等等。
二、类型MOS等效电路主要分为以下类型：1. CMOS电路（互补金属氧化物半导体电路）：由p型和n型MOS管组成，具有低功耗和高速度的优点。
2. NMOS电路（n型金属氧化物半导体电路）：由n型MOS管组成，具有高速度但功耗较高。
3. PMOS电路（p型金属氧化物半导体电路）：由p型MOS管组成，频率低但具有较低的功耗。
三、特点MOS等效电路具有以下几个特点：1. 低功耗：CMOS电路由两个互补的MOS管组成，只有当其中一个管开启时电路才能工作，所以在工作状态下，只有极小的功耗。
2. 高速度：由于MOS管的低电阻和低电容，因此CMOS电路可以操作较高的速度。
3. 噪声小：MOS等效电路可以噪声小，同时它们这也是不易受到外部干扰的优点。
4. 可调性强：由于MOS等效电路可以通过电压调节MOS管的阈值电压来改变电路的输出状态，因此它们是可调性强的。
四、应用MOS等效电路通常用于模拟电路的设计，尤其是数字电路。
以下是一些常见的应用：1. 逻辑门：MOS等效电路可用于实现逻辑门，包括非门、与门、或门和异或门等等。
2. 多路选通器：MOS等效电路可用于实现多路选通器，允许单个输入接口通过多个输出接口。
3. 计时器：MOS等效电路可用于实现计时器，可以在电路上产生各种信号和脉冲。
4. RAM和CPU：MOS等效电路可以用于构建内存和CPU等计算机部件。
总之，MOS等效电路在模拟电路中具有重要的地位。
它们能够在数字电路、计时器、内存和CPU等应用中发挥重要作用。
因此，如果你是一位模拟电路的爱好者或工程师，那么了解MOS等效电路是非常重要的。
集成电路原理第六章S知识分享
VGG为固定偏置，则 vg2=0
vgs2 vg2 vs2 vs2
vbsvs2
i0gd2s(v0vs2)gm 2( vs2)gm2b (s vs2)
vs2ri0
（6-3）
图6-3
接电阻增加输出电阻 的结构与等效电路
2020/10/19
而饱和区衬底跨导
gm
b2sviDBSS
假设：VDD=10V，VBV=6.5V，rz=100，R=35k，则此基准电压源的灵敏 度为0.0044。
2020/10/19
3、CMOS带隙基准源
CMOS带隙基准源电路见 图6-13，此结构实现了一种较 为精确的基准电压源。主要利 用了MOSFET的亚阈区工作时电 流的正温度系数特性与BJT的 BE结导通电压VBE的负温度特 性相互补偿，达到恒定的基准 电压输出。
模拟集成运算放大器电路分层说明
2020/10/19
10Bits 105MSPS 3V ADC 原理图
2020/10/19
无缓冲二级CMOS运放电路
电流镜 源耦合对 偏置电路
共源放大器
2020/10/19
多路电流放大器
6.2.1 电流源与电流沉（Current Source and Sink） 所谓电流源或电流沉，是指一种在任何时间内，其电流值
2020/10/19
6.2.3 基准源
理想的基准电压源或电流源应不受电源和温度变化的影响。 “基准”即是强调基准源的输出数值比一般电源的数值有更高 的精度和稳定性。通常基准与其连接的负载有关，可用缓冲放 大器使其和负载隔开，同时保持良好的性能。
1、简单的电压分压器
VREFVDD
R2 R1 R2
tft的等效电路
tft的等效电路摘要：一、TFT 等效电路的概念二、TFT 等效电路的组成1.晶体管2.电容3.电阻三、TFT 等效电路的作用1.分析电路性能2.设计电路四、TFT 等效电路的应用领域1.显示技术2.集成电路五、TFT 等效电路的发展趋势正文：TFT 等效电路是一种将薄膜晶体管(TFT) 的特性抽象成等效电路的方法，以便于分析和设计电路。
TFT 等效电路由晶体管、电容和电阻组成，这些元件可以用来模拟TFT 的行为，从而更好地理解TFT 的工作原理和应用。
晶体管是TFT 等效电路的核心元件，它可以控制电流的流动。
在TFT 等效电路中，晶体管的输入端连接到栅极，输出端连接到源极和漏极。
晶体管的开启程度由栅极电压决定，当栅极电压达到一定值时，晶体管会导通，电流可以通过源极和漏极。
电容也是TFT 等效电路的重要组成部分，它存储了TFT 中的电荷。
电容的大小取决于其两端的电压和电容的介电常数。
在TFT 等效电路中，电容通常用来模拟TFT 的阈值电压，即当栅极电压达到阈值电压时，TFT 开始导通。
电阻在TFT 等效电路中用来模拟TFT 的漏电流。
漏电流是指当TFT 处于导通状态时，从漏极流出的电流。
电阻的大小决定了漏电流的大小，从而影响了TFT 的功耗和性能。
TFT 等效电路的作用主要体现在两个方面：分析和设计电路。
通过将TFT 抽象成等效电路，可以更容易地分析和理解TFT 的行为，从而优化电路设计。
此外，TFT 等效电路还可以用来设计新的TFT 电路，通过改变等效电路中元件的参数，可以实现不同的电路性能。
TFT 等效电路的应用领域非常广泛，主要包括显示技术和集成电路。
在显示技术中，TFT 等效电路用来分析液晶显示器的性能，例如响应时间、功耗等。
在集成电路中，TFT 等效电路用来设计逻辑门、存储器等电路。
随着科技的不断进步，TFT 等效电路也在不断发展。
未来的发展趋势包括提高TFT 的性能、降低功耗和制造成本等。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
SVR题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
sic高温下阈值电压
sic高温下阈值电压
在高温条件下，电子器件的阈值电压是一个十分关键的参数。
阈值电压是指在MOS（金属-氧化物-半导体）器件中，控制栅极电压等于漏极电压时，沟道中形成的电子浓度达到临界值，从而开启电流通道的电压。
高温环境下，阈值电压的变化对电子器件的性能和可靠性有着重要影响。
高温会引起电子器件中的材料膨胀和晶格结构的变化。
这些变化会导致沟道长度和宽度的变化，从而改变了沟道中的电子浓度。
这种变化会影响到阈值电压的大小。
一般来说，高温环境下，材料的膨胀系数会增大，导致沟道长度和宽度的增加，进而使阈值电压升高。
高温还会引起材料中的电子和杂质的扩散。
这种扩散会改变沟道中的电子浓度分布，进而影响到阈值电压的大小。
一般来说，高温会加速电子和杂质的扩散速度，使得电子浓度在沟道中变得更为均匀，从而使阈值电压升高。
高温还会导致材料中的载流子的散射增加。
这种散射会改变沟道中的电子迁移率，进而影响到阈值电压的大小。
一般来说，高温会增加载流子与杂质、晶格缺陷等之间的相互作用，使得电子迁移率降低，从而使阈值电压升高。
高温环境下，阈值电压会发生变化，这是由于材料膨胀、电子和杂质扩散以及载流子散射等因素的综合作用所致。
因此，在设计和应
用高温电子器件时，需要考虑到阈值电压的变化，以保证器件的性能和可靠性。
同时，对于高温环境下的阈值电压的研究，也有助于进一步理解和优化电子器件的工作机制。
北大半导体器件物理课件第四章3阈值电压
Idy = −μnZCox ⎡⎣VGs −VT −V ( y)⎤⎦ dV ( y)
• 积分：左边0→L；右边0 → VDS
( ) ID = β ⎡⎣ VGs −VT
VDS
−
V 1 2
2 DS
⎤⎦
萨之唐方程（萨方程）（MOS1模型）
• 定义增益因子
β
≡
μnCOX
Z L
• 电路模拟软件中通常用的参数：跨导参数κ
Z L
μnCox (VGS
−VT )
• 饱和区
– 跨导
gm
=
∂I D ∂VGS
VDS
=
Z L
μnCox (VGS
−VT )
– 沟道电导
gD
=
∂I D ∂VDS
VGS
=0
2.求强反型表面势
• 不考虑场感应结压降时（VBS=0，VDS=0） ϕ sinv = 2 ΦF
• 考虑场感应结上压降（VBS≠0），并且VDS=0 ϕ sinv = 2ΦF−VBS
• 考虑VDS≠0，即考虑沟道电势V(y)，那么场感应结上 的压降是VBS−V(y) ϕ sinv = 2 ΦF−VBS+V(y)
( ) 压：
VT VBS = 0
= VFB
+
2φF
−
QBM Cox
半导体器件物理
VBS≠0时的阈值电压
• 衬偏调制系数 γ
– 定量描述衬偏调制电压对器件阈值电压的改变量
γ ≡ dVT (VBS )
d
⎡⎣( 2φF
− VBS
)1 2
⎤ ⎦
( ) VT (VBS ) = VT (0) + γ 2φF −VBS − 2φF
(整理)集成电路设计习题答案1-5章
CH11．按规模划分，集成电路的发展已经经历了哪几代？它的发展遵循了一条业界著名的定律，请说出是什么定律？晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。
MOORE定律2．什么是无生产线集成电路设计？列出无生产线集成电路设计的特点和环境。
拥有设计人才和技术，但不拥有生产线。
特点：电路设计，工艺制造，封装分立运行。
环境：IC产业生产能力剩余，人们需要更多的功能芯片设计3．多项目晶圆（MPW）技术的特点是什么？对发展集成电路设计有什么意义？MPW：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后以步行的方式排列到一到多个晶圆上。
意义：降低成本。
4．集成电路设计需要哪四个方面的知识？系统，电路，工具，工艺方面的知识CH21．为什么硅材料在集成电路技术中起着举足轻重的作用 ?原材料来源丰富，技术成熟，硅基产品价格低廉2．GaAs和InP材料各有哪些特点? P10,11 3．怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触？怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触？接触区半导体重掺杂可实现欧姆接触，金属与掺杂半导体接触形成肖特基接触4．说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。
P13 5．列出你知道的异质半导体材料系统。
GaAs/AlGaAs, InP/ InGaAs, Si/SiGe, 6．SOI材料是怎样形成的，有什么特点?SOI绝缘体上硅，可以通过氧隔离或者晶片粘结技术完成。
特点：电极与衬底之间寄生电容大大减少，器件速度更快，功率更低7. 肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点？肖特基接触：阻挡层具有类似PN结的伏安特性。
欧姆型接触：载流子可以容易地利用量子遂穿效应相应自由传输。
8. 简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。
P19,21CH31．写出晶体外延的意义，列出三种外延生长方法，并比较各自的优缺点。
意义：用同质材料形成具有不同掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。
外延方法:液态生长，气相外延生长，金属有机物气相外延生长2．写出掩膜在IC制造过程中的作用，比较整版掩膜和单片掩膜的区别，列举三种掩膜的制造方法。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。