如圖所示一矽場效電晶體（Si FET）元件的剖面結構，各層使用不同材料，圖中僅標示某假想製程厚度，此電晶體的臨界電壓（threshold voltage）的絕對值為 $\left|V_{th}\right|=0.5\ V…

Question

如圖所示一矽場效電晶體（Si FET）元件的剖面結構，各層使用不同材料，圖中僅標示某假想製程厚度，此電晶體的臨界電壓（threshold voltage）的絕對值為 $\left|V_{th}\right|=0.5\ V$ 。 $V_{D1}=2\ V$ ， $V_{D2}=-2\ V$ ， $V_{D}=2\ V$ ， $V_{E}=-2\ V$ 。若 $V_{E}$ 由-2 V增加到-3 V，試判斷此電晶體的臨界電壓的絕對值 $\left|V_{th}\right|$ 如何變化？
(A) $\left|V_{th}\right|$ 增加
(B) $\left|V_{th}\right|$ 減少
(C) $\left|V_{th}\right|$ 不受影響
(D) $\left|V_{th}\right|$ 會受影響，但增加或減少由接面的功函數（work function, $\varphi_{f}$ ）決定

Accepted Answer

正確答案為 A。 本題考查 FET 基體效應（Body Effect）。當源-基極電壓 VSB 增加時，空乏區變寬，導致臨界電壓絕對值 |Vth| 上升。 (A) 【基體效應】正確。此為典型的基體效應（Body Effect）。當基極（Bulk/Substrate）相對於源極的電位差增大（即 VSB 增加），半導體表面的空乏區寬度會增加，需要更大的閘極電壓才能形成反轉層，因此臨界電壓的絕對值 |Vth| 會隨之增加。 (B) 【偏壓方向誤判】錯誤。只有當基體與源極間的逆向偏壓減小（或順向偏壓）時，|Vth| 才會減少。題目條件是 VE 由 -2V 變為 -3V，屬於增強逆向偏壓，故 |Vth| 不會減少。這是考生最容易因直覺判斷錯誤而誤選的選項。

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