阈值电压原理（阈值电压原理图解）
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vth是什么电压
vth是指场效应晶体管的阈值电压。 场效应晶体管的工作原理是依靠栅极场效应控制电荷载流子通道的导电性能，阈值电压（vth）是指当栅极电压为0 时，没有电流通过，这时栅源电压已经匹配了源漏电压，达到了非常小的电流（7-10uA）时，就可以开始通过电流控制器管道的导电性。
电路图中vth代表着电路的开路电压，是指在一定条件下，当电路中没有电流流过时，电源和负载之间的电压差值。对于许多电路设计来说，vth的值是非常重要的，因为它决定了如何控制电路中的电流和电压。通常情况下，vth可以被看作电路的“起点”。
Vth（门槛电压/Threshold Voltage）是使MOSFET从截止区转换到导通区所需的最小Vgs值。增强型MOSFET在Vgs大于Vth时开始导电；耗尽型MOSFET减小Vgs到特定点会截止。Vth由MOSFET物理构造和制造工艺决定。Vgs、Vds和Vth共同决定MOSFET的操作状态，包括是否导电、导电时电流量以及工作在特性曲线的哪个部分。
Vth，即开路电压阈值（Threshold Voltage），是指场效应晶体管（FET）在关闭状态下的电压阈值。这个电压阈值在FET工作时起到了很重要的作用，控制着FET导通时的电流和输出电压的大小。换而言之，Vth决定了FET的灵敏度和可控性能。在化工行业中，Vth的应用主要体现在半导体器件的生产和应用中。
阈值电压影响因素
1、第一个影响阈值电压的因素是作为介质的二氧化硅（栅氧化层）中的电荷Qss以及电荷的性质。这种电荷通常是由多种原因产生的，其中的一部分带正电，一部分带负电，其净电荷的极性显然会对衬底表面产生电荷感应，从而影响反型层的形成，或者是使器件耗尽，或者是阻碍反型层的形成。Qss通常为可动正电荷。
2、通道长度调制效应：当MOSFET通道长度较短时，电场效应会导致通道中的电子浓度变化，进而影响阈值电压。通道长度的减少会引起电子浓度变化，从而改变阈值电压。 反型耗尽效应：在MOSFET器件中，电场效应可能导致P型基底区域中的电子被抽出，形成N型反型耗尽区，这会改变阈值电压。
3、栅氧化层厚度（TOX）是影响CMOS管阈值电压的一个因素。 衬底的费米势也会对CMOS管的阈值电压产生影响。 耗尽区电离杂质的电荷面密度对CMOS管的阈值电压有显著作用。 栅氧化层中的电荷面密度Qox同样与CMOS管的阈值电压相关。
MOS管的过驱动电压及阈值电压是多少?
1、阈值电压受衬偏效应的影响，即衬底偏置电位，零点五微米工艺水平下一阶mos spice模型的标准阈值电压为nmos0.7v pmos负 0.8，过驱动电压为Vgs减Vth。MOS管，当器件由耗尽向反型转变时，要经历一个 Si 表面电子浓度等于空穴浓度的状态。
2、MOS的阈值电压，即是所谓的开启电压，不同型号的阈值会有不同的值；而通常情况下还与其耐压有关，例如几十V的耐压一般为1-2V，200v以内的一般为2-4V，200V以上的一般为3-5V。
3、PMOS的值不同。（1）、增强型：栅极与衬底间不加电压时，栅极下面没有沟道存在，也就是说，对于NMOS，阈值电压大于0；PMOS，小于0。（2）、耗尽型：栅极与衬底间不加电压时，栅极下面已有沟道存在，也就是说，对于NMOS，阈值电压小于0；PMOS，大于0。原理不同。
4、都是MOS，大多用于开关作用 高阀值的适合高电压PWM驱动，比如10V以上的；低阀值的适合低电压PWM驱动，比如5V左右的。
5、在MOS管的导通过程中，电压电流的变化曲线可以清晰地描绘出从截止到导通的全过程。
6、当晶体管漏电流Id确定时，公式3和公式4提示，随着晶体管尺寸W/L的增加，过驱动电压Vgs-Vth的减小，跨导gm随之增大。工艺文件中提到的几种阈值电压包括Vth_lin、Vth_sat和Vth_gm。Vth_lin是晶体管线性区的阈值电压，表示晶体管开始导通时的栅电压。
EDA探索丨第2期:什么是阈值电压?
总结来说，阈值电压是电子元件中不可或缺的参数，它连接着物理原理与实际操作，是科技与实用的完美结合。在数字时代的大幕下，它如同暗夜里的明灯，引导着我们理解并掌握这个精密世界的运行机制。
探讨亚阈值摆幅的概念及其在半导体器件设计中的重要性。亚阈值区是指从零电压到阈值电压这一段电流连续变化的区域，描述其性质的关键参数是亚阈值摆幅（Swing）。理想开关应为二值化，即电流在达到阈值电压时达到饱和，低于阈值电压则迅速归零。
这种效应主要影响阈值电压，早期基于LOCOS隔离工艺的器件中，窄沟道效应会导致阈值电压上升。而随着器件隔离方式转向STI，窄沟道效应反而引起阈值电压下降，这一现象与之前的趋势相反，被称为反向窄沟道效应（INWE）。
跨导外推法测阈值电压
1、跨导外推法是一种常用于测量场效应晶体管（FET）的阈值电压的方法。阈值电压是指在FET中，输入电压达到一定程度时，导致输出电流开始出现显著变化的电压值。跨导外推法基于FET的特性曲线，通过测量FET的输出电流和输入电压之间的关系来确定阈值电压。
2、阈值电压计算公式为Vth = Vt0 + γ（2φf – Vt0），其中Vt0是零偏电压，γ是斜率系数，φf是费米势，这些参数与材料特性紧密相关。阈值电压随栅氧厚度、沟道区掺杂浓度的增加而提高，界面态电荷的增大亦会导致其上升。
3、在MOSFET中，计算跨导（g）主要通过偏导数方法进行。首先，需要确定MOSFET的工作区域。若Vds小于Vgs减去阈值电压Vt（case1，线性区），跨导g可以表示为：g = u*Cox*（W/L） * [（Vgs-Vt）*Vds - 0.5（Vds^2）]，其中u是迁移率，Cox是单位栅电容，W和L是MOSFET的宽度和长度。
4、在模拟IC设计中，获取MOS处于饱和区的手算参数是一个关键步骤。本文将详细讲解如何通过理论公式和实际操作得到这些参数。首先，我们需要了解平方律模型中的关键公式，包括载流子迁移率、阈值电压、跨导参数等。
