 这篇文章我们来讨论MOS管中的效应。1.速度饱和VELOCITY SATURATION 在MOS管中载流子（电子或空穴）的运动速度不是无限增加的。当器件工作在高电场区域时，随着沟道内纵向电场强度的增加，载流子的平均漂移速度会达到一个饱和值，这个现象被称为“速度饱和”（Velocity Saturation）。当电场很小时，载流子的漂移速度v=uE , 当E变大，载流子动能变大。当一个载流子的能量超过光子能量时，它会产生一个光子并损失其大部分的速度，但载流子的动能和漂移速度都无法超过某个值，这种对于载流子速度的限制被称为速度饱和，其载流子速度与电场的关系如下图所示：  图中平坦的部分被称为速度饱和区域，其表达式为：  式中，uns为电子表面迁移率，Esat为达到速度饱和时的电场，当E<<Esat时，则v=uE. 速度饱和的原因：当电场足够强时，载流子在晶格中的散射变得更加频繁，使得它们不能持续加速。即使电场进一步增强，载流子的速度也不会显著提高，因为每次散射都会使载流子失去一部分动能。因此，载流子的漂移速度趋于一个极限值，即饱和速度。 速度饱和对MOSFET的电流-电压特性有重要影响。在亚微米和纳米级MOSFET中，由于短沟道效应，速度饱和会导致输出电流随漏极电压的变化不如预期那样线性增长。实际上，在高漏极电压下，电流几乎不再增加，这是因为载流子已经达到了它们的最大漂移速度，即使电场继续增强，也不能再显著提升电流。  但在温度等于85度时，反型电子v-E的特性如上图所示，可以看出比室温状态下的速度饱和现象更加明显。并且需要注意的时，短沟道晶体管有更大的Vtsat, 在基本速度饱和模型中，Vtsat独立于沟道长度，当L变小时，Vtsat会变大，这说明当沟道充分小时，电子可以以极端的时间通过沟道以至于载流子不会因为发散光子而损失能量。因此对于非常小的器件，载流子能获得更高的速度，这一现象被称为速度过冲。 |
