為什么亞閾值區(qū)還有電流?為什么亞閾值區(qū)電流飽和條件是Vds是Vt的三四倍以上?
亞閾值區(qū)是指晶體管工作狀態(tài)下,柵極電壓小于閾值電壓的區(qū)域。在這個區(qū)域內(nèi),晶體管會出現(xiàn)漏電流,造成能量浪費(fèi)和損耗。因此,減小亞閾值區(qū)電流對于提高晶體管的能效具有重要意義。但亞閾值區(qū)電流還是存在的,這是因?yàn)樵谶@個區(qū)域中,雖然柵極電壓小于閾值電壓,但是仍能在源極與漏極之間產(chǎn)生一定的導(dǎo)電通道。這個通道是由雜質(zhì)離子或載流子自發(fā)形成的,在這個過程中,相應(yīng)的能量也發(fā)生了傳遞和損耗,形成了亞閾值區(qū)電流。
那么為什么亞閾值區(qū)電流飽和條件是Vds是Vt的三四倍以上呢?這是因?yàn)樵趤嗛撝祬^(qū),當(dāng)柵極電壓小于閾值電壓時,晶體管的導(dǎo)電能力非常低。如果源極與漏極之間的電壓(即Vds)過小,晶體管的電場強(qiáng)度就不足以形成足夠的導(dǎo)電通道,導(dǎo)致電流非常小。而當(dāng)Vds較大時,電場強(qiáng)度可以充分激勵載流子在源極與漏極之間形成導(dǎo)電通道,這樣就產(chǎn)生了大量的電流。但隨著Vds的繼續(xù)增加,晶體管的導(dǎo)電性能逐漸變得飽和,即使Vds再大,也無法再產(chǎn)生更多的電流。所以,當(dāng)Vds是Vt的三四倍以上時,亞閾值區(qū)電流會達(dá)到飽和狀態(tài),不會再有顯著的增長。
因此,減小亞閾值區(qū)電流的方法包括減小入口電流、減小漏電流等。對于減小入口電流,可以通過使用更高的絕緣材料或更高的電場強(qiáng)度來提高材料的載流子遷移率。而對于減小漏電流,則可以采用有效的抑制方法,如加入金屬柵等手段。這些方法的目的都是減少晶體管在亞閾值區(qū)的漏電流,提高晶體管的能效。
總之,亞閾值區(qū)電流的存在是由于在這個區(qū)域中,存在自發(fā)形成的導(dǎo)電通道,所產(chǎn)生的漏電流。而亞閾值區(qū)電流飽和條件是Vds是Vt的三四倍以上,則是由于晶體管導(dǎo)電性能的飽和狀態(tài)所決定的。為了提高晶體管的能效,需要采用有效的控制方法來減小亞閾值區(qū)電流,減少能量的損耗和浪費(fèi)。
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