MOS管的Vth是门级电压/阈值电压,即是指在MOS管处于截止区域时,外界必须施加的电压大小。
一般来讲,Vth与MOS管的工艺有关系,当工艺参数改变时,Vth也会发生变化。
此外,MOS管的Vth还与MOS管的结构和面积密度有关系,当MOS管的宽度增加并且长度缩短时,Vth会增加。
Vth对MOS管的性能有很大的影响,如Vth高,MOS管截止电流变小,但其速度也会变慢;而Vth低,MOS管截止电流增大,速度加快,但静态电流也会增大。
在设计MOS电路时,一般要根据具体需求选择合适的MOS管,使MOS管的Vth达到最佳状态,以满足电路的性能要求。
此外,Vth还是影响MOS管电路的一个重要参数,尤其是在低功耗电路设计中,Vth的控制变得更为重要,因为它对电路的抗噪声、速度和功耗等方面都有影响。
除了工艺参数、结构和面积密度对Vth的影响外,还有以下几个因素:
(1)衬底掺杂浓度:MOS管中衬底的掺杂浓度会影响Vth,掺杂浓度越高,Vth越低。
(2)栅极氧化层厚度:栅极氧化层越厚,Vth越高。
(3)金属栅极工作函数:金属栅极的工作函数也会影响Vth,当栅极金属的工作函数与半导体P型区的电子亲和能相等时,Vth最低,但一般来说难以实现。
当前常用的Vth测量方法有两种:简单线性拟合法和基于小信号模型的测量方法。
简单线性拟合法是通过在MOS管的特性曲线上选取两点,然后进行线性拟合得出Vth值。
基于小信号模型的测量方法则是通过寻找MOS管截止电流的导数为0时的电压值,得出Vth值。
两种方法各有优缺点,选择测量方法需要根据具体情况来决定。