阈值电压（电流阈值是什么意思）

阈值电压(电流阈值是什么意思)

阈值电压:一般将传输特性曲线中输出电压随输入电压急剧变化的转折点的中点所对应的输入电压称为阈值电压。描述不同的设备时有不同的参数。描述场发射特性时，电流达到10mA时的电压称为阈值电压。

比如MOS管，当器件由耗尽型变为反型时，会经历Si表面电子浓度等于空空穴浓度的状态。此时器件处于临界导通状态，器件的栅电压定义为阈值电压，阈值电压是MOSFET的重要参数之一。

在学习MOS晶体管工作原理之初，引入了阈值电压的概念。然而，教科书中提到的阈值电压的概念是基于器件的理想模型。对于实际器件来说，从线性区到饱和区有一个过渡带，所以阈值电压的定义需要遵循一定的标准。一个常见的问题是，不同工艺线的同类器件比较，因为没有统一的标准，不是很科学准确。本文对阈值电压的定义方法进行了简单的讨论，并尝试对业界流行的方法进行更详细的解释。

阈值电压的计算方法

根据JEDEC标准JESD-28(JEDEC 14 . 2 . 2-热载流子工作组-1995年6月15日)中规定的计算方法，有两种方法来计算阈值电压:

方法A操作简单，常用于早期阈值电压测试。随着技术的进步，这种方法不够准确，逐渐采用方法B。然而，事实上，JEDEC的定义不够准确，它忽略了VDS。根据线性区的电流方程，正确的计算方法是:

我用Hspice模拟法和A、B法计算了0.18um工艺下NMOS的阈值电压，取VDS=0.1V，计算结果如下:

1.W=1u，L=1u。方法a:在波形图上测得ID=0.1uA时，VGS=0.356V，则vt(ci)= 0.356v；ID=1uA时，VGS=0.467V方法b:在波形图上测得gm(max)=29.6u时，VGS约为0.675~0.679V，取之。

2.W=10u，L=1u。方法A:在波形图上测量ID=1uA时，VGS=0.361V，则VT(CI)= 0.361v；其中ID=10uA，VGS = 0.471v；；方法b:在波形图上测量gm(max)=311.4u，VGS=0.683V，ID = 68.11UA，代入式(3)得到VT(ext)=0.414V。

同时在Hspice中用vth()输出，得到Vth=0.414V

三种计算方法的结果同上。

还有一点，我一直反对直接用VTH0——在spice模型中——而不是我刚才提到的hpsice计算的vth()——作为器件的阈值电压。我觉得它只是借用了理想模型中阈值电压的概念，对应的是这个spice模型中计算电性能的一个参数。可能更接近本文定义的阈值电压，但不代表它们是同一个数据。概念很重要，得到一个/一个看似正确的结果是远远不够的。

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