第二章 動機與原理
2.6 重要名詞解釋
2.6.1 I
D-V
G圖與 I
D-V
D圖
兩種在量測上最常用來表示電晶體電性的關係圖，從圖中可透露出該電晶體 許多的電性與表現。以 P 型半導體為例，圖 2.8 所示為一般常見有機薄膜電晶體 的電性量測圖。
其中圖 2.8(a)所示為 ID-VG圖，為描述在固定 VDS(汲極、源極之間的電壓差) 下，改變 VGS（閘極、源極之間的電壓差）對 ID（從汲極端到源極端的電流）的 影響。該圖左邊 Y 軸為絕對值 ID的對數座標，量測 VG=0 與 VG≧VD+Vth兩處 ID 的比值可得到電流開關比；該圖右邊 Y 軸為√∣ID∣的線性座標，將此線直線段 延伸，對 VG軸交的截距可得 Vth，更可經由式 2.10 的運算，間接得到電晶體的 載子遷移率。
圖 2.8(b)所示為 ID-VD圖，為描述在一固定 VGS(閘極、源極之間的電壓差) 下，改變 VDS(汲極、源極之間的電壓差) 對 ID(從汲極端到源極端的電流)的影響，
圖中數條線分別表示在數種不同 VGS偏壓下的量測結果：剛開始對著 VD施加偏 壓時，在 VD很小的情況下，ID隨著 VD的增加而加大，此時電晶體的狀態稱為 線性區；隨著 VD的繼續加壓，ID增加的幅度漸漸趨緩下來，並在 VD=VG-Vth處 停止，隨後電流將固定不變，此時電晶體進入飽和區。在圖 2.8(b)的線性區，對 著 VD→0 處的圖形取斜率，經由式 2-14 的計算，即可得到元件的電阻。
圖 2.8 (a)ID-VG圖 (b)ID-VD圖
2.6.2 載子遷移率（mobility； μ）
Ci：介電層單位面積電容值 (capacitance per unit area of the dielectric layer) VT：臨界電壓 (threshold voltage)
μ：場效載子遷移率 (field-effect mobility)
線性區
飽和區
2.6.3 臨界電壓（threshold voltage；V
th）
在薄膜電晶體的操作理論中，一般認為，由於主動層與介電層之間存在缺
有最大的電流稱之為”on state”；而在空乏模式中，通道附近的載子被排開形成空 乏區，造成較大的通道電阻，因而有最小的電流稱之為”off state”，而最大電流 和最小電流比我們稱之為 on / off ratio。由圖 2.6(a)可看出愈大的 on-off ratio 代表 其對比愈明顯，表示電晶體具有完全的開和關，且漏電流可視為相當的小，這對 於能否應用在電路上相當的重要。
2.6.5 磁滯現象（hysteresis voltage；△V
th）
在薄膜電晶體中，我們量測 ID-VG，如圖 2.6(a)所示，如果電晶體從 10 伏量 測到-60 伏完後馬上在逆向從-60 伏量測到 10 伏，若觀察到兩條曲線不重疊，則 兩條曲線的起始電壓(threshold voltage)差我們定義為磁滯現象大小(△Vth , Vth
shift)，如圖 2.7 所示。當以高分子的介電層作為有機薄膜電晶體，其磁滯現象來 源最有可能是來自有機半導高分子介電層中的氫氧根團（hydroxyl groups）[42]， 介電層表面之 hydroxyl groups 會造成電荷捕捉（charge trapping）進而導致磁滯 現象。
2.6.6 元件電阻（resistance；R
p、R
total）
對整體元件來說，載子於通路中傳導的電阻主要有兩大來源，其一為金屬與 半導體間介面因載子注入產生耦合現象而生的寄生電阻（parasitic resistance）；其 二為半導體內部的通道電阻（channel resistance）。
如何萃取通道電阻的方法有兩種，在理論上，由2.5.2節我們可知，在IDVD 圖的線性區內，當VD→0時，MIS元件的電壓-電流公式2-6可改寫為式2-8，其中
∂ID/∂VD即為通道電阻的倒數，我們可改寫式2-9如下： 至於在實際量測上，我們可藉由轉換線方法（Transfer line method）：
G T
P圖 2.10 Transfer line method[44]