衬偏效应（2）衬偏效应对器件性能的影响：

Question

如题所述

Answer 1

衬偏效应在MOSFET的性能上产生了显著影响，主要体现在阈值电压的改变、沟道电阻的增大以及额外的电容效应上。

首先，当MOSFET形成沟道后，虽然耗尽层厚度不再随栅极电压增加，但衬偏电压通过施加在源-衬底的反向电压，会扩展场感应结的耗尽层，增加其中的空间电荷密度，从而导致阈值电压VT的升高。这种效应在衬底掺杂浓度较高的器件中更为明显，如n-MOSFET在p阱-CMOS中的衬偏效应远超p-MOSFET。

其次，衬偏电压使得耗尽层展宽和空间电荷密度减少，当栅极电压保持不变时，沟道中的载流子密度下降，导致沟道电阻上升，电流减小，跨导也随之降低。

在动态工作时，MOSFET源极电位变化会引起衬偏电压随之变化，产生背栅调制作用，类似于JFET的功能，增加了器件的复杂性。

此外，衬偏电压还导致了衬底电容的产生。沟道中的面电荷密度随源极电位变化，形成电容效应，这直接影响了器件的开关速度。

最后，衬偏电压增加了背栅调制作用，生成的交流电阻降低了器件的总输出电阻，进而影响电压增益。为了提高电压增益，减小衬偏效应显得尤为重要。