MOS晶体管的静态特性(二)

速度饱和

短沟器件的特性与前一节分析的电阻工作区和饱和区的模型有所不同，主要原因是速度饱和效应。 载流子的速度正比于电场，迁移率是一个常数，当沟道电场达到某一临界值时，载流子的速度将由于散射效应（载流子的碰撞）趋于饱和。

饱和发生时的电场强度取决于参杂浓度和外加的垂直电场强度，短沟器件由于速度饱和，显示出更大范围的饱和区。 可以反过来强行解释沟道越短，MOS管达到饱和需要的电压相对较低。

漏极电流与电压的关系图

对于长沟晶体管，在饱和区ID与VGS之间平方关系，而短沟器件呈现线性关系。 可以看出，非常小的VDS值，使得短沟器件先达到饱和状态(VDS=VGS)，VT=0.4V。

亚阈值情形

在上图可见，当电压低于阈值电压时，MOS管已部分导通，这一现象称为亚阈值或弱反型导通。 “导通”到“截止”是缓慢变化的，当不存在导电沟道时，n+（源）——p（体）——n+（漏）三端实际形成了一个寄生的双极型晶体管。 这一区域的电流：

阈值电流的关系曲线由下图所示：

对于MOS管的等效电阻特性直接给出结论：

电阻反比于器件的(W/L)比，晶体管的宽度加倍时将使电阻减半。

当VDD>>VT+VDSAT/2时，电阻实际上将与VDD无关。

一旦VDD接近VT，电阻会急剧增加。

等效电阻与电源电压关系的曲线如下图所示。