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(共13张PPT)
半导体瞬态电路模型（SPICE模型）的建立
1、交流瞬态模型结构
栅源电容
栅漏电容
栅衬电容
栅源覆盖电容
栅漏覆盖电容
衬漏寄生电容
衬源寄生电容
源极材料电阻
材料串联电阻
沟道电流
寄生二极管电流
半导体瞬态电路模型（SPICE模型）的建立
MOS场效应晶体管中的电荷存储效应，对MOS场效应晶体管及MOS电路的交流以及瞬态特性有决定性作用。
覆盖电容：栅区和源、漏区相应覆盖区域之间的电容
（1）多子表面堆积状态——图中的AB段
栅压为负值时，多子(空穴 )表面堆积，表面电容
CA取代CS可得多子表面堆积状态下的“归一化”电容
负栅压UG比较大时，US是比较大的负值，分母第二项趋于零。C/COX = 1，即C = COX ，电容是不随栅偏压变化的，总电容就等于SiO2层的电容。
Accumulation
（2）平带状态——图中BC段 ，C点
栅偏压的绝对值逐渐减小时，US也变得很小，空穴的堆积减弱，使得C/COX随表面势 |Us| 的减小而变小 ；
当UGS = 0时，曲线C点——平带点
平带电容
平带状态的归一化电容
C点的位置与衬底的掺杂浓NA及SiO2的厚度有密切的关系。
（3）表面耗尽状态——图中CD段
栅极上加正偏，但未出现反型状态，表面空间电荷区仅处于耗尽状态，
耗尽层电容
表面刚耗尽时耗尽层归一化电容
电容随栅压的平方根增加而下降，耗尽状态时，表面空间电荷层厚度Xdm随偏压UG增大而增厚，CD则越小，C/COX也就越小 ；
Depletion
（4）表面反型状态——图DE段
栅极加正偏增大，表面出现强反型层，表面空间电荷区的耗尽层宽度维持在最大值Xdm，
表面空间电荷层的电容
表面出现强反型层归一化电容
当US正值且较大时，大量的电子堆积到表面， C/COX = 1
图中EF段——C = COX
Inversion
2、交流瞬态模型参数
（1）寄生电流参数
沟道电流IDS已确定，两个寄生PN结二极管电流
UBS、UBD为衬-源和衬-漏寄生PN结二极管的电压
（2）寄生势垒电容
AS和AD分别为源和漏结的底面积，CJ为源或漏对衬底结单位面积的零偏置电容，PS和PD分别为源结和漏结的周长，CJSW为源或漏侧面单位周长的零偏置电容，mJ为源或漏底面积结的梯度系数，mJSW为源或漏侧面结的梯度系数，UBJ为衬底结的自建势。
（3）电荷存储产生的栅沟电容参数
栅-衬覆盖电容
栅-源覆盖电容
栅-漏覆盖电容
L、W为沟道长度和宽度；CGS0和CGD0分别为单位沟道宽度上的栅-源和栅-漏的覆盖电容，CGB0为单位沟道长度上的栅-衬底覆盖电容;
3、极间电容随工作条件发生的变化
（1）在截止区
沟道尚未形成，栅-沟道电容CGC等于栅对衬底的电容CGB
UGS的增加，表面开始反型，CGB随着UGS的增大而减小
≤
多子表面堆积状态
平带状态
（2）在线性区
沟道已经形成，
CGC = CGS + CGD
在UDS = 0时，UGD = UGS，
（3）在饱和区
沟道中载流子电荷不随漏极电压改变而改变，CGD等于零，
临界饱和时，沟道开始夹断，UDS = UGS UT ，
4.5 交流小信号参数和频率特性
小信号(Small signal)特性——在一定工作点上，输出端电流IDS的微小变化与输入端电压UGS的微小变化之间有定量关系，是一种线性变化关系；
小信号参数——不随信号电流和信号电压变化的常数；
假定：在任意给定时刻，端电流瞬时值与端电压瞬时值间的函数关系与直流电流、电压间的函数关系相同。
4.5.1 交流小信号参数
1．跨导 gm
反映外加栅极电压(Input)变化量控制漏-源电流(Output)变化量的能力
转移特性变化率
输出电流/ 输入电压
gm= tgα
在UDS一定的条件下，栅电压每变化1V所引起的漏-源电流的变化。

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