MOS晶体管的动态特性

一个MOSFET管的动态响应只取决于它充(放)电这个器件的本身寄生电容和由互连线及负载引起的额外电容所需要的时间。 本征电容的主要来源有三个：基本的MOS结构、沟道电荷以及漏和源反向偏置pn结的耗尽区。

MOS结构电容

MOS晶体管栅通过栅氧与导电沟道相隔离，栅电容Cg取决于栅氧单位面积电容Cox的电容值，氧化层厚度越薄，电容值越低。

从MOS管的结构可以看出，在实际中，源和漏与栅有交叠的部分，从而引起栅源、栅漏之间产生覆盖电容。

沟道电容

栅至沟道的电容Cgc的大小取决于工作区域和端口电压，当晶体管处于截至区域时(a)，没有任何沟道存在，所以总电容Cgc出现在栅和体之间。 在电阻区(b)，形成了一个反型层出现沟道，Cgcb为0，电容在栅和漏之间平均分布。 在饱和区(c)，沟道被夹断，栅漏之间的电容近似为0，栅至体电容也为0，所有电容在栅和源之间。

 

随着饱和程度的增加，总的栅电容逐渐变小。

结电容

结电容(也称为扩散电容)是由反响偏置的源-体和漏-体之间的pn结引起的，由底板pn结和侧壁pn结两部分组成。

底板pn结：由源区(掺杂为ND)和衬底(掺杂为NA)形成的。

侧壁pn结：由掺杂浓度为ND的源区以掺杂浓度为NA+的channel-stop 注入形成的。

电容模型

结合上述的分析可以总结出一个电容模型：

各部分电容关系给出表达式：