MOS器件制作在P型衬底上(P-Substrate,也称bulk或body,为了区别于源极S，衬底以B来表示)，两个重掺杂N区形成源区和漏区，重掺杂多晶硅区(Poly)作为栅极，一层薄SiO2绝缘层作为栅极与衬底的隔离。NMOS管的有效作用就发生在栅氧下的衬底表面——导电沟道(Channel)上。由于源漏结的横向扩散，栅源和栅漏有一重叠长度为LD，所以导电沟道有效长度(Leff)将小于版图中所画的导电沟道总长度。我们将用L表示导电沟道有效总长度Leff，W表示沟道宽度。宽长比(W/L)和氧化层厚度tox这两个参数对MOS管的性能非常重要。而MOS技术发展中的主要推动力就是在保证电性能参数不下降的前提下，一代一代地缩小沟道长度L和氧化层厚度tox。为了使MOS管的电流只在导电沟道中沿表面流动而不产生垂直于衬底的额外电流，源区、漏区以及沟道和衬底间必须形成反偏的PN结隔离，因此，NMOS管的衬底B必须接到系统的最低电位点(例如“地”)，而PMOS管的衬底B必须要接到系统的最高电位点(例如正电源UDD)。衬底的连接如图(a)、(b)所示。N阱及PMOSMOS管常用符号MOS管的电流电压特性UTHN与材料、掺杂浓度、栅氧化层电容等诸多因素有关。在器件制造过程中，还可以通过向沟道区注入杂质，从而改变氧化层表面附近的衬底掺杂浓度来控制阈值电压的大小。工作在恒流区的MOS管漏极电流与栅压成平方律关系。NMOS的输出特性栅极电压超过阈值电压UTHN后，开始出现电流且栅压uGS越大，漏极电流也越大的现象，体现了栅压对漏极电流有明显的控制作用。漏极电压UDS对漏极电流ID的控制作用基本上分两段，即线性区(Linear)和饱和区(Saturation)。为了不和双极型晶体管的饱和区混淆，我们将MOS管的饱和区称为恒流区，以表述UDS增大而电流ID基本恒定的特性。线性区和恒流区是以预夹断点的连线为分界线的(图虚线所示)。在栅压UGS一定的情况下，随着UDS从小变大，沟道将发生如图所示的变化。若UDS=UGS-UTH则沟道在漏区边界上被夹断，因此该点电压称为预夹断电压。ＵDS对沟道的影响MOS管的电流方程|UGS|<|UTHP|(截止区)|UDS|<|UGS|-|UTHP|(线性区)|UDS|>|UGS|-|UTHP|(恒流区)μn——电子迁移率(单位电场作用下电子的迁移速度)。μn≈1300cm2/s·Vμp——空穴迁移率(单位电场作用下空穴的迁移速度)。μp≈500cm2/s·VUTHN、UTHP——开启电压(阈值电压)。若UDD=5V，则增强型NMOS管：UTHN≈(0.14～0.18)UDD≈0.7～0.9V增强型PMOS管：UTHP≈-0.16|UDD|≈-0.8V耗尽型MOS管：UTH≈-0.8UDD≈-4VUTH的温度系数大约为：λn、λp——沟道调制系数，即UDS对沟道长度的影响。对于典型的0.5μm工艺的MOS管，忽略沟道调制效应，其主要参数如下表所示假定有一NMOS管，W=3μm,L=2μm,在恒流区则有:MOS管的输出电阻1.线性区的输出电阻根据线性区的电流方程，当UDS很小(UDS<<2(UGS-UTH))时，近似有恒流区的输出电阻根据恒流区的电流方程有MOS管的跨导gm恒流区的电流方程在忽略沟道调宽影响时为平方律方程，即gm随电压(UGS-UTH)和漏电流ID的变化关系曲线沟道尺寸W,L对阈值电压UTH和特征频率fT的影响L、W尺寸对UTH的影响在长沟道器件中，阈值电压UTH与沟道长度L和沟道宽度W的关系不大；而在短沟道器件中，UTH与L、W的关系较大。UTH随着L的增大而增大，随着W的增大而减小。MOS管的特征频率fTMOS管的特征频率为以上分析表明：·MOS场效应管的性能与宽长比(W/L)有很强的依赖关系;·沟道长度L越小，fT及gm越大，且集成度越高,因此，减小器件尺寸有利于提高器件性能。·提高载流子迁移率μ有利于增大fT及gm，NMOS的μn比PMOS的μp大2～4倍，所以NMOS管的性能优于PMOS管;·体效应(衬底调制效应)、沟道调制效应(λ与UA)和亚阈区均属于二阶效应，在MOS管参数中应有所反映。MOS电容单位面积电容Cox为MOS管的极间电容和寄生电容MOS管的极间电容存在于4个端子中的任意两端之间，这些电容的存在影响了器件和电路的高频交流特性。这些电容包括以下几部分：(1)栅极和沟道之间的氧化层电容C1=Cox·AG=Cox·W·L。(2)衬底和沟道之间的耗尽层电容C2。(3)多晶硅栅与源、漏之间交叠而形成的电容C3,C4。(4)源、漏与衬底之间的结电容C5,C6。MOS管的栅电容及寄生电容(a)结构图；(b)等效电路对于栅电容C1，随着