SILVACO+CMOS半导体器件的阈值电压分析(3)
在CMOS作为电阻的时候，常常作为扩散电阻，多晶硅的电阻n阱/p阱电阻。扩散电阻是用漏/源扩散形成的。在非硅化工艺中，电阻的方块电阻值通常在50到150欧姆[10]。
2.2 MOS管的工作原理
不同于之前我们学习的晶体管，MOS管有四个端口，分别是源极（S），漏极（D），栅极（G），基地端（B）[11]。其中B端口在NMOS管中连接的是负电源电压 ，在PMOS晶体管中连接正电源电压 。下面图（3）（4）是NMOS,PMOS的晶体管符号（两种表达方式都可以）[12]。
3 NMOS和PMOS晶体管符号
4 常见NMOS和PMOS晶体管符号
接下来我们介绍MOS管的结构：
MOS管中，P型硅衬底上形成两个 区，一个是源极，一个是漏极。如图（5）所示，栅极是由多晶硅组成，它的掺杂浓度需要非常高[13]。
PMOS晶体管的源极在上面，漏极在下面
NMOS晶体管的漏极在上面，源极在下面[14]
5 CMOS结构详图
上图就是NMOS的结构示意图以及符号示意图。PMOS结构与NMOS类似就不一一举例说明。其中CMOS就是NMOS,PMOS的叠加（NMOS+PMOS→构成CMOS）[15]，其中应用最广泛的就是CMOS作为反相器的剖面图即为下图（6）[16]
6 CMOS作为反相器剖面图
我们把形成沟道所需要的栅极-源极之间的电压叫做阈值电压，对于SI-MOS晶体管来说大概是0.6V。
n阱（n-well） 如果我们采用P型硅衬底，在P型衬底上先做出N型基地
P阱（p-well） 如果我们采用N型硅衬底，在P型衬底上先做出P型基地[17]
通常情况下，n阱中需要介入 区与正电源电压 相互连接，但是也有可能取独立电位[1]。
其中CMOS晶体管的阈值电压对电路的功耗有着重要影响。在低阈值电压下，晶体管的开关器件（例如混频器，数字系统，分频器）有很好的开关效率[19]。高的阈值电压有更好的噪声特性[3]。对于CMOS晶体管，我们还有太多的知识领域等待人类去探索，去利用它。
如果我们需要了解关于CMOS的更多特性，更充分的利用CMOS，我们就要学习一个叫SILVACO的软件，这个软件可以实时观察CMOS半导体的构建情况，不断改善物理环境从而达到改变CMOS参数的目的。SILVACO软件就帮我们节省了大量的时间和精力，资金去做真实的实验，我们只需要通过指令对CMOS构建过程中的物理环境改变部分，再实时监控不断调整自己设定的指标就可以到达自己理想的CMOS半导体模型。接下来，工作者只需要按照自己在SILVACO上设定的指标通过真实的环境进行试验即可，减少了很多必要的调整过程。
下一篇：遗传算法大规模天线阵列优化