最近經(jīng)常有朋友問起閾值電壓。 今天給大家分享一下閾值電壓的知識，詳細(xì)解釋一下閾值電壓的含義。 希望對您有所幫助。
閾值電壓
1. 閾值電壓的定義
閾值電壓：如果在一定的偏置電壓下，溝道（反型層）中的載流子濃度等于襯底的載流子濃度，則認(rèn)為此時(shí)的偏置電壓為閾值電壓。 傳輸特性曲線中輸出電流隨輸入電壓變化而急劇變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)中點(diǎn)對應(yīng)的輸入電壓通常稱為閾值電壓。 不同的設(shè)備在描述時(shí)有不同的參數(shù)。 在描述場致發(fā)射特性時(shí)，電流達(dá)到10mA時(shí)的電壓稱為閾值電壓。
閾值電壓是什么意思？
例如，常見的MOS晶體管，當(dāng)器件從耗盡型轉(zhuǎn)變?yōu)榉葱托蜁r(shí)閾值是什么意思，會經(jīng)歷Si表面電阻濃度等于空穴濃度的狀態(tài)。 此時(shí)器件處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，器件的柵極電壓定義為閾值電壓，它是重要參數(shù)之一； 例如，在描述場致發(fā)射特性時(shí)，電流達(dá)到10mA時(shí)的電壓稱為閾值電壓。
2、影響閾值電壓的因素
特定晶體管的閾值電壓受許多因素影響，例如背柵的摻雜、電介質(zhì)的厚度、柵極材料和電介質(zhì)中的過量電荷。
1、背柵摻雜
摻雜是決定閾值電壓的主要因素。 如果背柵摻雜較多，則反轉(zhuǎn)會更加困難。 如果要反轉(zhuǎn)電場，就需要更強(qiáng)的電場，閾值電壓就升高。 MOS管的背柵摻雜可以通過介質(zhì)層表面以下的微量摻雜來調(diào)節(jié)。 這稱為閾值調(diào)整（或Vt調(diào)整）。 如果是由受主組成，則硅表面更難反轉(zhuǎn)，閾值電壓也會因此升高。 如果由受主組成，硅表面更容易反轉(zhuǎn)，閾值電壓降低。 如果注入足夠多，硅表面實(shí)際上會變成反向摻雜。 因此，有一層薄薄的N型硅可以在零偏壓下形成永久溝道。 隨著柵極偏置電壓的增加，溝道的反轉(zhuǎn)變得越來越強(qiáng)烈。 隨著柵極偏置電壓降低，溝道變得越來越弱，最終消失。 這個(gè)NMOS管的閾值電壓實(shí)際上是負(fù)的。 這種晶體管稱為耗盡型NMOS。
2. 電介質(zhì)
電介質(zhì)在確定閾值電壓方面起著重要作用。 厚電介質(zhì)會減弱電場，因?yàn)樗鼈兏瘛?因此，厚的電介質(zhì)會增加閾值電壓，而薄的電介質(zhì)會降低閾值電壓。 理論上，介電成分也會改變電場強(qiáng)度。 但實(shí)際上，幾乎所有MOS管都采用純SiO2作為柵極。 這種物質(zhì)可以生長成極薄的薄膜，具有極高的純度和均勻性； 沒有其他物質(zhì)可以與它相比。
3、澆口的材料成分
柵極的材料成分也會影響閾值電壓。 當(dāng) GATE 和 GATE 短路時(shí)，電場會施加到柵極氧化物上。 這主要是GATE和材料之間的工作差異造成的。 實(shí)際應(yīng)用中幾乎所有晶體管都采用重?fù)诫s多晶硅作為柵極。 改變多晶硅的摻雜水平可以控制其工作。
4、介質(zhì)層與柵極界面上的多余電荷
柵極氧化物或氧化物與硅表面之間界面處的過量電荷也會影響閾值電壓。 這些電荷包括電離的雜質(zhì)原子、捕獲的載流子或結(jié)構(gòu)缺陷。 電介質(zhì)或其表面捕獲的電荷會影響電場并進(jìn)一步影響閾值電壓。 如果捕獲的電子隨著時(shí)間、溫度或偏置電壓的變化而變化閾值是什么意思，那么閾值電壓也會變化。
引用：閾值電壓是什么意思？-深圳宇凡威
