擺脫[電流]閾值

《電氣工程名詞》第一版。 2100433B

1998年經(jīng)全國科學技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

亞閾值電流，或稱亞閾值漏電流（英語：subthreshold leakage），是金屬氧化物半導體場效應管柵極電壓低于晶體管線性導通所需的閾值電壓、處于截止區(qū)（或稱亞閾值狀態(tài)）時，源極和漏極之間的微量漏電流。

在MOS管理想的電流－電壓特性中，當Vgs小于 Vt 時，漏極電流 Id 為0。而實際情況是，當Vg 亞閾值電流亞閾值擺幅

亞閾值擺幅（Subthreshold swing）， 又稱為 S因子。這是MOSFET在亞閾狀態(tài)工作時、用作為邏輯開關(guān)時的一個重要參數(shù)，它定義為：

S = dVgs / d(log10 Id)，單位是[mV/dec]。S在數(shù)值上就等于為使漏極電流Id變化一個數(shù)量級時所需要的柵極電壓增量ΔVgs，注意S是從Vg-Id曲線上的最大斜率處提取出來的。表示著Id~Vgs關(guān)系曲線的上升率。

S值與器件結(jié)構(gòu)和溫度等有關(guān)：襯底反向偏壓將使表面耗盡層電容CD減小，則S值減??；界面陷阱的存在將增加一個與CD并聯(lián)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(qū)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log(10)*KT/q=59.6mV/dec≈60 mV/dec，但一些新型器件，如隧穿器件（TunnelingTransistor），可以獲得低于此理論值的亞閾值擺幅。

在大規(guī)模數(shù)字集成電路的縮小規(guī)則中， 恒定電壓縮小規(guī)則、 恒定電場縮小規(guī)則等都不能減小S值，所以這些縮小規(guī)則都不適用，只有采用半經(jīng)驗的恒定亞閾特性縮小規(guī)則才比較合理。

亞閾值電流金屬氧化物半導體場效應管

金屬氧化物半導體場效 晶體管（簡稱： 金氧半場效晶體管；英語： Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫： MOSFET），是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管。金屬氧化物半導體場效應管依照其溝道極性的不同，可分為電子占多數(shù)的N溝道型與空穴占多數(shù)的P溝道型，通常被稱為N型金氧半場效晶體管（NMOSFET）與P型金氧半場效晶體管（PMOSFET）。

以金氧半場效晶體管（MOSFET）的命名來看，事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET跟英文單字“metal（金屬）”的第一個字母M，在當下大部分同類的組件里是不存在的。早期金氧半場效晶體管 柵極使用金屬作為材料，但由于多晶硅在制造工藝中更耐高溫等特點，許多金氧半場效晶體管柵極采用后者而非前者金屬。然而，隨著半導體特征尺寸的不斷縮小，金屬作為柵極材料最近又再次得到了研究人員的關(guān)注。

金氧半場效晶體管在概念上屬于絕緣柵極場效晶體管（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。而絕緣柵極場效晶體管的柵極絕緣層，有可能是其他物質(zhì)，而非金氧半場效晶體管使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場效晶體管組件時比較喜歡用IGFET，但是這些IGFET多半指的是金氧半場效晶體管。

金氧半場效晶體管里的氧化層位于其溝道上方，依照其工作電壓的不同，這層氧化物的厚度僅有數(shù)十至數(shù)百埃（?）不等，通常材料是二氧化硅（SiO ₂），不過有些新的高級工藝已經(jīng)可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride, SiON）做為氧化層之用。

今日半導體組件的材料通常以硅為首選，但是也有些半導體公司發(fā)展出使用其他半導體材料的工藝，當中最著名的例如國際商業(yè)機器股份有限公司使用硅與鍺的混合物所發(fā)展的硅鍺工藝（SiGe process）。而可惜的是很多擁有良好電性的半導體材料，如砷化鎵（GaAs），因為無法在表面長出質(zhì)量夠好的氧化層，所以無法用來制造金氧半場效晶體管組件。

當一個夠大的電位差施于金氧半場效晶體管的柵極與源極之間時，電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應電荷，而這時就會形成反轉(zhuǎn)溝道（inversion channel）。溝道的極性與其漏極（drain）與源極相同，假設(shè)漏極和源極是n型，那么溝道也會是n型。溝道形成后，金氧半場效晶體管即可讓電流通過，而依據(jù)施于柵極的電壓值不同，可由金氧半場效晶體管的溝道流過的電流大小亦會受其控制而改變。

亞閾值電流閾值電壓

閾值電壓（英語：Threshold voltage），又稱 閾電壓或 開啟電壓，通常指的是在TTL或MOSFET的傳輸特性曲線（輸出電壓與輸入電壓關(guān)系圖線）中，在轉(zhuǎn)折區(qū)中點所對應的輸入電壓的值。

當器件由空乏向反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變時，要經(jīng)歷一個Si表面電子濃度等于電洞濃度的狀態(tài)。此時器件處于 臨界導通狀態(tài)，器件的閘極電壓定義為 閾值電壓，它是MOSFET的重要參數(shù)之一。

在給定條件下，引起心室纖維性顫動的最小電流值。大約50mA2100433B