閾值電壓的計算公式分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-08-14
常見的閾值電壓計算公式：
MOSFET的閾值電壓： 對于金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET），其閾值電壓可以通過以下公式計算：
Vth = Vt0 + γ(√|2φF + Vsb| - √|2φF|)
其中，Vth為閾值電壓，Vt0為零偏電壓，γ為衰減系數，φF為內建電勢，Vsb為源極與基極之間的電壓。
BJT的閾值電壓： 對于雙極型晶體管（BJT），其閾值電壓可以通過以下公式計算：
Vth = Vbe_on - (KT/q) * ln(Ic/Is)
其中，Vth為閾值電壓，Vbe_on為基極-發射極的正向電壓，KT為玻爾茲曼常數乘以溫度，q為電子電荷，Ic為集電極電流，Is為發射極飽和電流。
nmos晶體管的閾值電壓公式為Vt=Vt0-γ（2φF/Cox），其中Vt0為晶體管的基礎閾值電壓，γ為晶體管的偏置系數，φF為晶體管的反向偏置電勢，Cox為晶體管的歐姆容量。
閾值電壓怎么求
計算閾值電壓方法的過程：
方法A相對來說比較容易操作，在早期的閾值電壓測試中會經常用到，不過現在隨著工藝的先進，這種方法再夠精準無誤了，所以，方法B逐漸開始采用，但實際上JEDEC定義的不夠準確，它是把VDS忽略掉了。正確計算的方法如下，根據線性區的電流方程：
閾值電壓與哪些因素有關
一個特定的晶體管的閾值電壓和很多因素有關，包括backgate的摻雜，電介質的厚度，柵極材質和電介質中的過剩電荷。
1、背柵的摻雜
背柵（backgate）的摻雜是決定閾值電壓的主要因素。如果背柵摻雜
越重，它就越難反轉。要反轉就要更強的電場，閾值電壓就上升了。MOS管的背柵摻雜能通過在介電層表面下的稍微的implant來調整。
2、電介質
電介質在決定閾值電壓方面也起了重要作用。厚電介質由于比較厚而削弱了電場。所以厚電介質使閾值電壓上升，而薄電介質使閾值電壓下降。
3、柵極的物質成分
柵極（gate）的物質成分對閾值電壓也有所影響。如上所述，當GATE和BACKGATE短接時，電場就施加在gate oxide上。
4、介電層與柵極界面上過剩的電荷
GATE OXIDE或氧化物和硅表面之間界面上過剩的電荷也可能影響閾值電壓。這些電荷中可能有離子化的雜質原子，捕獲的載流子，或結構缺陷。電介質或它表面捕獲的電荷會影響電場并進一步影響閾值電壓。如果被捕獲的電子隨著時間，溫度或偏置電壓而變化，那么閾值電壓也會跟著變化。
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