北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（数字集成电路原理与设计）chap3-1 第三章 长沟道MOS器件模型

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 衬底偏压vBs对阈值影响 NMOS器件一般加负的衬底偏压,即vas<0, 保证源和衬底之间pn结反偏隔离 这样耗尽层展宽,阈值电压公式中耗尽层电荷 增加,阈值电压增加 B 2E0E i qN(2oF -VBs) T=VEB +2p Bm Ox

16 衬底偏压VBS对阈值影响  NMOS器件一般加负的衬底偏压，即VBS<0， 保证源和衬底之间pn结反偏隔离  这样耗尽层展宽，阈值电压公式中耗尽层电荷 增加，阈值电压增加 )2(2 0 '   VqNQ BSFAsiBm ox Bm FFBT C Q VV ' 2  Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 体效应对阈值电压的影响 n引入体效应=WB+20+y√29-VBs 因子 ■带衬偏电压 的阈值电压 s v280ES gNA y 公式 Ox a体效应引起△Vn=7-70=y(√20n-Vs-√20n) 的阈值电压 变化 V7o=1B+20+y√2

17 体效应对阈值电压的影响 22  FF  VVV BSFBT ox A C  SiqN  2 0   引入体效应 因子  带衬偏电压 的阈值电压 公式  体效应引起 的阈值电压 变化 )22( 0 VVVV   FBSFTTT 0 VV FBT  22  FF Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software ttp//www.foxitsoftware.comForevaluationonly r=vFB+20+√20-VB =25℃ △n y(y20 2 100 N=103/c 2 80E Ne q 之10 09 不同衬底掺杂浓度 N=10/cm3 0.7 下,衬底偏压引起 D 阈值电压的变化 0.5 04 0.3 v-10"/em 0.2 10

18  不同衬底掺杂浓度 下，衬底偏压引起 阈值电压的变化 22  FF  VVV BSFBT ox A C  SiqN  2 0  )22( 0 VVVV   FBSFTTT Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation The body effect 085 075 A negative bias Vc=2.5v, causes V to increase from 0.65 045vto0.85V 06 0.55 045 25

19 The Body Effect 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 VBS (V)  A negative bias Vbs =2.5V，causes VT to increase from 0.45V to 0.85V Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 体效应的应用 电路中不是所有器件的源和衬底均能够 短接,这个时候体效应引起阈值电压的 变化,影响电路性能 动态阈值控制电路中,利用衬底偏压调 节阈值,满足高速和低功耗不同应用的 需要 20

20 体效应的应用  电路中不是所有器件的源和衬底均能够 短接，这个时候体效应引起阈值电压的 变化，影响电路性能  动态阈值控制电路中，利用衬底偏压调 节阈值，满足高速和低功耗不同应用的 需要 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only