MOSFET器件-亚阈值摆幅（STS)详解

MOSFET器件-亚阈值摆幅（STS)详解

　　亚阈值摆幅是衡量晶体管开启与关断状态之间相互转换速率的性能指标，它代表源漏电流变化十倍所需要栅电压的变化量，又称为S因子，S越小意味着开启关断速率ON/OFF越快。

　　亚阈值摆幅 (Subthrehold Swing)是指源漏电流IDS每升高一个数量级VGS的变化。

　　根据亚阈值摆幅的定义和上式，我们可以有以下几点思考，

　　1）我们希望亚阈值摆幅越小越好；器件在亚域区，即栅压小于阈值电压时，器件完全关断，源漏电流为零。一到阈值电压，晶体管迅速打开；所以最好电流相对于电压变化是非常灵敏的，也就是很小的栅极电压变化就可以引起电流一个数量级的变化。因此S小，反映了更好的栅控能力，小的亚阈值漏电流。

　　亚阈值摆幅影响因素：

　　1)温度，温度升高，亚阈值摆幅增大

　　2)栅氧化层电容增大，亚阈值摆幅减小；使用high k介质，减小栅氧化层厚度，都可以使亚阈值摆幅减小。

　　3)Si耗尽层电容减小，亚阈值摆幅减小；使耗尽层宽度增大的因素，例如衬底浓度Na减小，衬底偏置电压增大，会使亚阈值摆幅减小。

　　4)栅氧化层和衬底硅界面会存在一些界面缺陷，能存放电荷，这些缺陷的增加，相当于叠加了一个电容，会使亚阈值摆幅增大。

　　5)沟道长度较小会使得栅控能力减弱，亚阈值摆幅增大。

　　6)栅电压增大，随着表面反型增强，栅对channel的控制能力就越弱，亚阈值摆幅增大。