亚阈值电流及亚阈值摆幅/阈值电压-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2021-04-14
亚阈值电流是在MOS办理想的电流－电压特征中，当Vgs小于 Vt 时，漏极电流 Id 为0。
亚阈值电流，或称亚阈值泄电流（英语：subthreshold leakage），是金属氧化物半导体场效应管栅极电压低于晶体管线性导通所需的阈值电压、处于停止区（或称亚阈值状况）时，源极和漏极之间的微量泄电流。
界说
在MOS办理想的电流－电压特征中，当Vgs小于 Vt 时，漏极电流 Id 为0。而现实环境是，当Vg<Vt 时，MOS晶体管处于外表弱反型状况（与开启时的强反型有区分），这个地区叫做亚阈值区。
MOS督任务在亚阈值区时，沟道中固然存在反型载流子，但浓度较低，因此此时 Id 很小，但不为0，此电流称为亚阈值电流。
亚阈值摆幅
亚阈值摆幅（Subthreshold swing）， 又称为 S因子。这是MOSFET在亚阈状况任务时、用作为逻辑开关时的一个主要参数，它界说为：
S = dVgs / d(log10 Id)，单元是[mV/dec]。S在数值上就即是为使漏极电流Id变更一个数目级时所须要的栅极电压增量ΔVgs，注重S是从Vg-Id曲线上的最大斜率处提取出来的。表现着Id~Vgs干系曲线的回升率。
S值与器件布局和温度等有关：衬底反向偏压将使外表耗尽层电容CD减小，则S值减小；界面圈套的存在将增添一个与CD并联的圈套容，使S值增大；温度降低时，S值也将增大。
为了进步MOSFET的亚阈区任务速率，就请求S值越小越好，为此该当对MOSFET加上必然的衬偏电压和减小界面圈套。
室温前提下（T=300k），MOS型器件 S的实际最小值为log(10)*KT/q=59.6mV/dec≈60 mV/dec，但一些新型器件，如隧穿器件（TunnelingTransistor），能够取得低于此实际值的亚阈值摆幅。
在大范围数字集成电路的减少法则中， 恒定电压减少法则、 恒定电场减少法则等都不能减小S值，以是这些减少法则都不合用，只要接纳半履历的恒定亚阈特征减少法则才比拟公道。
阈值电压
阈值电压（英语：Threshold voltage），又称阈电压或开启电压，凡是指的是在TTL或MOSFET的传输特征曲线（输出电压与输出电压干系图线）中，在转机区中点所对应的输出电压的值。
当器件由空匮向反转改变时，要履历一个Si外表电子浓度即是电洞浓度的状况。此时器件处于临界导通状况，器件的闸极电压界说为阈值电压，它是MOSFET的主要参数之一。
亚阈值摆幅公式
此中 φs为外表电势，ID为泄电流，第一项 m 表现 VGS对外表电势 φs的调控才能，m越小，栅对沟道的调控才能越强，反之，越弱，m 取决于栅布局及介质资料。第二项n 表现电流 ID晋升一个数目级所须要的外表电势变更量，其巨细取决于电流导机电制。
压阈值摆幅 SS 界说为电流变更一个数目级所须要的 VGS变更量（亚阈值摆幅为栅控源泄电流曲线的的斜率）。
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