阈值电压与什么有关 阈值电压的决定因素是什么？

1、PN结的特性

PN结是半导体器件中最基本的构件之一，也是阈值电压形成的前提条件。PN结的形成需要P型半导体和N型半导体的结合，P型半导体提供空穴，N型半导体提供自由电子，在结的两侧形成电场。当外加电压施加于PN结上时，电场将会发生变化，导致电子和空穴被注入到另一侧。当外加电压达到阈值时，电场会突破PN结，导致大量的电子和空穴流动，形成电流并发生电压降。在此时的电压被称为阈值电压。

此外，PN结也具有整流的特性。当外加电压反向时，PN结会被反向偏置，电路中也不会有电流通过。这种pn结的整流作用使它成为各种半导体器件的基础。

2、半导体材料的类型

阈值电压与半导体的类型有关，目前常用的半导体材料主要有硅(Si)和砷化镓(GaAs)等，它们的内禀属性也不同。硅是一种间接带隙半导体，在它的能带结构中，价带与导带之间有一个很大的能隙。因此，在硅中电子激发到导带需要吸收能量，这种热激发过程导致了硅中载流子的低浓度。砷化镓则是一种直接带隙半导体，它的导带紧贴着价带，因此载流子浓度较高。因此，在同等条件下，砷化镓的阈值电压要比硅低很多。

3、器件工艺对阈值电压的影响

器件工艺也会对阈值电压产生影响。例如，在CMOS工艺中，阈值电压主要受到渗透氧(PSG)的影响，PSG是一种在硅表面形成的高边缘浓度氧化物层。在CMOS工艺中，PSG层通常会被用来调整nMOS晶体管与pMOS晶体管的阈值电压。

另外，晶体管的尺寸也能够对阈值电压造成影响。当晶体管的物理尺寸缩小时，通道长度也相应缩短，这会导致阈值电压的上升。因此，随着工艺尺寸的不断缩小，为了保证正常工作，需要采取新的工艺技术来降低阈值电压。

4、温度对阈值电压的影响

半导体材料的电阻率随着温度的升高而降低，这也会影响阈值电压的大小。当温度升高时，载流子的浓度也相应增加，这会导致在一定温度区间内阈值电压随温度而下降。但当温度达到一定高度时，带隙缩小效应会逆转这一趋势，导致阈值电压上升。

总的来说，阈值电压的大小与多个因素有关，包括PN结的特性、半导体材料的类型、器件工艺以及温度等。这些因素的相互作用形成了丰富的阈值电压特性，为现代电子器件的设计和制造提供了丰富的可能性。