MOSFET的击穿电压

漏源极击穿电压BVDS

当漏源极电压VDS超过一定限度时，漏源极电流ID将迅速上升，如图a，CD段所示。这种现象称为漏源击穿，使ID迅速上升的漏源电压称为漏源击穿电压，极为BVDS。在MOSFET中产生漏源击穿的机理有两种：一是PN结的雪崩击穿，二是漏源两区的穿通。

当源极与衬底相连时，漏源电压VDS对漏PN结是反向电压。当VDS增加到一定程度时漏PN结就会发生雪崩击穿。雪崩击穿电压的大小由衬底掺杂浓度和结深决定。但是在结深为1~3um的典型MOSFET中，漏源击穿电压BVDS的典型值只有25~40V，远低于PN结击穿电压的理论值。这是由于受到了由金属栅极引起的附加电场的影响。

MOSFET的金属栅极一般覆盖了漏区边缘的一部分。如果金属栅极的电势低于漏区的电势，就会在漏区与金属栅极之间形成一个附加电场。这个附加电场使栅极下面漏PN结耗尽区中的电场增大，因而击穿首先发生在该处。MOSFET的这种雪崩击穿是表面的小面积击穿。应该指出，在MOS集成电路中，当N沟道MOSFET处于截止状态时，栅极电压为负值，这将使得BVDS有明显的降低。实验表明，当衬底的电阻率大于1Ω·cm时，BVDS就不再与衬底材料的掺杂浓度有关，而主要右栅极电压的特性、大小和栅氧化层的厚度决定。

如果MOSFEt的沟道长度较短而衬底电阻率较高，则当VDS增加某一数值时，虽然漏区与衬底间尚未发生雪崩击穿，但漏PN结的耗尽区却已经扩展到与源区相连接了，这种现象称为漏源穿通。发生漏源穿通后，如果VDS继续增加，源PN结上会出现正偏，使电子从源区注入沟道。这些电子将被耗尽层区内的强电场扫入漏区，从而产生较大的漏极电流。使漏源两区发生穿通的漏源电压称为穿通电压，记为VpT。沟道长度越短，衬底电阻率越高，穿通电压就越低。

源漏击穿电压是由漏PN结雪崩击穿电压和穿通电压两者中的较小者决定的。

源漏穿通限制了MOSFET的沟道长度不能太短，否则会使BVDS降得太低。因此在设计MOSFET时必须对漏源穿通现象予以足够的重视。

MOSFET的击穿电压

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