簡介
亞閾值擺幅(Subthreshold swing), 又稱為S因子。這是MOSFET在亞閾狀態工作時、用作為邏輯開關時的一個重要參數,它定義為:
單位是[mV/dec]。S在數值上就等於為使漏極電流I變化一個數量級時所需要的柵極電壓增量ΔV。
算法
其中 為熱電壓, 被稱為體因子,由η表示。ψ是表面勢,即V與柵氧化層電壓之差。
影響因素
S值與器件結構和溫度等有關:襯底反向偏壓將使表面耗盡層電容CD減小,則S值減小;界面陷阱的存在將增加一個與CD並聯的陷阱容,使S值增大;溫度升高時,S值也將增大。為了提高MOSFET的亞閾區工作速度,就要求S值越小越好,為此應當對MOSFET加上一定的襯偏電壓和減小界面陷阱。
室溫條件下(T=300k),MOS型器件S的理論最小值為(KT/q)ln10=59.6mV/dec≈60 mV/dec,但一些新型器件,如隧穿器件(Tunneling Transistor),可以獲得低於此理論值的亞閾值擺幅。
在大規模數字積體電路的縮小規則中,恆定電壓縮小規則、恆定電場縮小規則等都不能減小S值,所以這些縮小規則都不適用,只有採用半經驗的恆定亞閾特性縮小規則才比較合理。