摆脱[电流]阈值

《电气工程名词》第一版。 2100433B

1998年经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

亚阈值电流，或称亚阈值漏电流（英语：subthreshold leakage），是金属氧化物半导体场效应管栅极电压低于晶体管线性导通所需的阈值电压、处于截止区（或称亚阈值状态）时，源极和漏极之间的微量漏电流。

在MOS管理想的电流－电压特性中，当Vgs小于 Vt 时，漏极电流 Id 为0。而实际情况是，当Vg 亚阈值电流亚阈值摆幅

亚阈值摆幅（Subthreshold swing）， 又称为 S因子。这是MOSFET在亚阈状态工作时、用作为逻辑开关时的一个重要参数，它定义为：

S = dVgs / d(log10 Id)，单位是[mV/dec]。S在数值上就等于为使漏极电流Id变化一个数量级时所需要的栅极电压增量ΔVgs，注意S是从Vg-Id曲线上的最大斜率处提取出来的。表示着Id~Vgs关系曲线的上升率。

S值与器件结构和温度等有关：衬底反向偏压将使表面耗尽层电容CD减小，则S值减小；界面陷阱的存在将增加一个与CD并联的陷阱容，使S值增大；温度升高时，S值也将增大。为了提高MOSFET的亚阈区工作速度，就要求S值越小越好，为此应当对MOSFET加上一定的衬偏电压和减小界面陷阱。

室温条件下（T=300k），MOS型器件 S的理论最小值为log(10)*KT/q=59.6mV/dec≈60 mV/dec，但一些新型器件，如隧穿器件（TunnelingTransistor），可以获得低于此理论值的亚阈值摆幅。

在大规模数字集成电路的缩小规则中， 恒定电压缩小规则、 恒定电场缩小规则等都不能减小S值，所以这些缩小规则都不适用，只有采用半经验的恒定亚阈特性缩小规则才比较合理。

亚阈值电流金属氧化物半导体场效应管

金属氧化物半导体场效 晶体管（简称： 金氧半场效晶体管；英语： Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，缩写： MOSFET），是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。金属氧化物半导体场效应管依照其沟道极性的不同，可分为电子占多数的N沟道型与空穴占多数的P沟道型，通常被称为N型金氧半场效晶体管（NMOSFET）与P型金氧半场效晶体管（PMOSFET）。

以金氧半场效晶体管（MOSFET）的命名来看，事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET跟英文单字“metal（金属）”的第一个字母M，在当下大部分同类的组件里是不存在的。早期金氧半场效晶体管 栅极使用金属作为材料，但由于多晶硅在制造工艺中更耐高温等特点，许多金氧半场效晶体管栅极采用后者而非前者金属。然而，随着半导体特征尺寸的不断缩小，金属作为栅极材料最近又再次得到了研究人员的关注。

金氧半场效晶体管在概念上属于绝缘栅极场效晶体管（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。而绝缘栅极场效晶体管的栅极绝缘层，有可能是其他物质，而非金氧半场效晶体管使用的氧化层。有些人在提到拥有多晶硅栅极的场效晶体管组件时比较喜欢用IGFET，但是这些IGFET多半指的是金氧半场效晶体管。

金氧半场效晶体管里的氧化层位于其沟道上方，依照其工作电压的不同，这层氧化物的厚度仅有数十至数百埃（Å）不等，通常材料是二氧化硅（SiO ₂），不过有些新的高级工艺已经可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride, SiON）做为氧化层之用。

今日半导体组件的材料通常以硅为首选，但是也有些半导体公司发展出使用其他半导体材料的工艺，当中最著名的例如国际商业机器股份有限公司使用硅与锗的混合物所发展的硅锗工艺（SiGe process）。而可惜的是很多拥有良好电性的半导体材料，如砷化镓（GaAs），因为无法在表面长出质量够好的氧化层，所以无法用来制造金氧半场效晶体管组件。

当一个够大的电位差施于金氧半场效晶体管的栅极与源极之间时，电场会在氧化层下方的半导体表面形成感应电荷，而这时就会形成反转沟道（inversion channel）。沟道的极性与其漏极（drain）与源极相同，假设漏极和源极是n型，那么沟道也会是n型。沟道形成后，金氧半场效晶体管即可让电流通过，而依据施于栅极的电压值不同，可由金氧半场效晶体管的沟道流过的电流大小亦会受其控制而改变。

亚阈值电流阈值电压

阈值电压（英语：Threshold voltage），又称 阈电压或 开启电压，通常指的是在TTL或MOSFET的传输特性曲线（输出电压与输入电压关系图线）中，在转折区中点所对应的输入电压的值。

当器件由空乏向反转转变时，要经历一个Si表面电子浓度等于电洞浓度的状态。此时器件处于 临界导通状态，器件的闸极电压定义为 阈值电压，它是MOSFET的重要参数之一。

在给定条件下，引起心室纤维性颤动的最小电流值。大约50mA2100433B