最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構製程節點・電晶體中國大陸:扭结效应

扭結效應(Kink Effect)是什麼

Kink Effect

扭結效應是主要出現在 PD-SOI 基板上 MOSFET 的現象:飽和區的汲極電流以特定電壓為界呈階梯狀(kink=彎折)急增。原因是汲極端碰撞游離產生的電洞無法從被埋入氧化層隔離的本體(body)逸出而累積,推升本體電位並降低臨界電壓;由於需要超過矽能隙1.12eV的電場,通常在 V_d 超過1.5~2V 後才會出現。可藉由增加本體接點或採用 FD-SOI 來避免。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

扭結效應是指主要在 SOI(Silicon on Insulator)基板上的 MOSFET 中觀察到的現象:在汲極電流-電壓特性的飽和區,電流呈階梯狀急增。因特性曲線上出現彎折(kink)而得名,是 SOI 元件特有的課題。

原因在於本體(通道下方的中性區)產生的電位浮動。汲極電壓升高時,通道端會因碰撞游離而產生電洞。在 SOI 中,本體被埋入氧化層電氣隔離,因此這些電洞會累積在本體中、推升本體電位,使實效臨界電壓下降,汲極電流因而呈階梯狀增加。

扭結效應會損害類比電路的線性度與數位電路的操作裕度,因此需要對策。可使用設置本體接點(body contact)讓累積的電洞逸出的方法,或採用全空乏型 SOI(FD-SOI)使電洞不會累積在本體中的方法。另外,「kink」一詞在其他領域也會使用,但在半導體領域指的就是此現象。

扭結效應(Kink Effect)的常見問題

什麼是扭結效應(半導體)?
主要在 SOI 基板上的 MOSFET 中觀察到的現象:在汲極電流-電壓特性的飽和區,電流呈階梯狀(kink=彎折)急增。是 SOI 元件特有的課題。
扭結效應為什麼會發生?
汲極電壓升高時,通道端的碰撞游離會產生電洞。在 SOI 中本體被埋入氧化層隔離,電洞因而累積,本體電位上升使實效臨界電壓下降,電流呈階梯狀增加。
扭結效應有哪些對策?
可使用設置本體接點讓累積的電洞逸出的方法,或採用電洞不會累積在本體中的全空乏型 SOI(FD-SOI)。

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