亚阈值电流

亚阈值电流，或称亚阈值漏电流（）、亚阈值导通（Subthreshold conduction）、亚阈值漏极电流（subthreshold drain current），是金屬氧化物半導體場效電晶體栅极电压低于晶体管线性导通所需的阈值电压、处于截止区（或称亚阈值状态）时，源极和漏极之间的微量漏电流。

晶体管中的亚阈值导通量由其阈值电压决定，该电压是使器件在“导通”与“截止”状态之间切换所需的最小栅极电压。然而，由于MOS器件中的漏极电流随栅极电压呈指数变化，当达到阈值电压时，导通并不会立即变为零，而是继续相对于亚阈值栅极电压表现出指数特性。若以施加的栅极电压作横坐标绘制，该亚阈值漏极电流会呈现出对数线性斜率，称为（subthreshold slope）。亚阈值摆幅用作衡量晶体管开关效率的品质因数。

在数字电路中，亚阈值导通通常被视为一种寄生漏电，因为在理想状态下该状态应无导通。另一方面，在微功耗模拟电路中，弱反型是一个高效的工作区域，亚阈值是一种有用的晶体管工作模式，电路功能常围绕此模式进行设计。

从历史上看，在CMOS电路中，阈值电压相对于接地电压与电源电压之间的整个栅极电压范围而言并不显著，使得器件在“截止”状态下可以拥有远低于阈值的栅极电压。随着栅极电压随晶体管尺寸进行缩放，低于阈值电压的栅极电压摆幅空间急剧减小，亚阈值导通成为了晶体管截止状态漏电的重要组成部分。对于阈值电压为0.2\text{ V}的工艺节点，亚阈值导通与其他漏电模式共同构成了总功耗的50%。

亚阈值电子学
某些器件利用亚阈值导通在不完全开启或关闭的情况下处理数据。即使在标准晶体管中，即便在技术意义上的截止状态，也会有少量的电流泄漏。一些亚阈值器件的工作功耗仅为标准芯片的1%至0.1%。

这种低功耗运行方式使得某些设备能够利用无需外接电源即可采集到的微量能量来运行，例如完全依靠体温驱动的可穿戴EKG监测器。

参见

• 集成电路
• 摩尔定律

延伸阅读
*

参考