Чому виникає MOSFET Pinchoff

Це питання стосується розширених MOSFET n-типів. З того, що я розумію, інверсійний шар утворюється під ізоляційним шаром під затвором MOSFET, коли на затвор подається напруга. Коли ця напруга перевищує , порогова напруга ; цей інверсійний шар дозволяє електронам текти від джерела до стоку. Якщо напруга тепер застосовується, область інверсії почне звужуватися і в кінці кінців, він буде звужуватися так , що вона буде відсікатися , як тільки він затиснутий-офф (він більше не може зменшуватися в висоту), вона буде потім починають скорочуватися в довжину (ширину), стаючи все ближче і ближче до джерела. $V_\mathrm{T}$ $V_\mathrm{DS}$

Мої запитання:

Це те, що я сказав досі, правильно?
Чому виникає ця щіпка? Я не розумію, що говорить моя книга. Це говорить про те, що електричне поле на зливі також пропорційне воротам.
Наскільки я розумію, що при насиченні MOSFET утворюється шар виснаження між забитим шматочком та зливом. Як струм протікає через цю виснажену ділянку до стоку? Я думав, що шар виснаження не веде ... Як у діоді ...

transistors mosfet pn-junction

— user968243
джерело

Ваш опис правильний: враховуючи, що , якщо застосувати напругу стоку до джерела величиною $V_{GS}>V_T$ $V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$ або вище, канал відключиться.

Я спробую пояснити, що там відбувається. Я припускаю MOSFET n-типу у прикладах, але пояснення стосуються також MOSFET p-типу (звичайно, з деякими коригуваннями).

Причина відключення:

Подумайте про електричний потенціал уздовж каналу: він дорівнює біля Джерела; вона дорівнює біля стоку. Нагадаємо також, що потенційна функція є безперервною. Безпосередній висновок із вищезгаданих двох тверджень полягає в тому, що потенційні зміни постійно утворюють до уздовж каналу (дозвольте мені бути неформальним і використовувати терміни "потенціал" та "напруга" взаємозамінно). $V_S$ $V_D$ $V_S$ $V_D$

введіть тут опис зображення

Тепер давайте подивимося, як вищезазначений висновок впливає на заряд у інверсійному шарі. Нагадаємо, що цей заряд накопичується під воротами через напругу від воріт до підкладки (так, субстрат, а не джерело. Причина, яку ми зазвичай використовуємо $V_{GS}$ $V_{DS}$ , напруга від воріт до підкладки також змінюється уздовж каналу, що означає, що індукована щільність заряду буде змінюватися вздовж каналу.

$V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$ $V_{eff}=V_{GS}-V_{SAT}=V_T$

введіть тут опис зображення

Що відбувається між точкою відключення та зливом:

Напруги від ворота до підкладки в цій області недостатньо для формування інверсійного шару, тому ця область виснажується (на відміну від перевернутої). У той час як в області виснаження не вистачає мобільних носіїв, обмеження потоку струму через нього не обмежується: якщо носій потрапляє в область виснаження з одного боку, а через область є електричне поле - цей носій буде перетягнутий за полем. Крім того, перевізники, які потрапляють у цю область виснаження, мають початкову швидкість.

Все вищесказане справедливо до тих пір, поки зазначені носії не будуть рекомбінувати в області виснаження. У MOSFET n-типу в області виснаження бракує носіїв p-типу, але струм складається з носіїв n-типу - це означає, що ймовірність рекомбінації цих носіїв дуже низька (і може бути знехтувана з будь-яких практичних цілей).

Висновок: носії заряду, які потрапляють у цю область виснаження, будуть прискорені полем по всьому цьому регіону і врешті-решт вийдуть у стік. Зазвичай так буває, що опір цього регіону може бути повністю знехтуваний (фізична причина цього досить складна - ця дискусія більше підходить для фізичного форуму).

Сподіваюсь, це допомагає

— Василь
джерело

Це, безумовно, допомагає! Дякую, я розумію більшість із них, за винятком цього "Тепер, якщо потенціал зміниться уздовж каналу, коли ми подаємо заявку

V_{D S}

$V_\mathrm{DS}$ , напруга від воріт до підкладки також змінюється вздовж каналу, що означає, що індукована щільність заряду буде змінюватися вздовж каналу. "Це так: у джерела електрони мають високий потенціал, а отже, якось інверсія шар великий до джерела, а до стоку електрони втратили більшу частину свого потенціалу і якось шар інверсії тонший?

— user968243

Ні, цього разу ваш опис невірний. Поверніться до визначення конденсатора MOS: чим більше різниця потенціалів між воротами та підкладкою, тим більше заряду накопичиться під затвором (інверсійний заряд). Коли немає напруги зливу на джерело, ця різниця потенціалів є постійною. Однак, коли ви застосовуєте більш високий потенціал до зливу, потенціал субстрату біля зливу також збільшується. Цей локальний підйом потенціалу субстрату призводить до локального зниження напруги від воріт до підкладки, що призводить до меншого заряду інверсії (і, зрештою, до відключення).

— Василь

Ага так, тож напруга «Зливання до джерела» протистоїть напрузі «Від воріт до підкладки», і ця опозиція дуже виражена біля зливу і ледь виражена біля джерела. Я гадаю, що саме з цієї причини, коли напруга «Злив до джерела» дорівнює напрузі від ворота до підкладки, напруга на зливі в основному повністю протистоїть напрузі «Ворота до підкладки», тим самим спричиняючи, що шар інверсії буде крихітним (щіпка) вимкнути) біля стоку. Дякую за це, ви, звичайно, зробили це набагато зрозумілішим, ніж будь-яка з моїх книг!

— user968243

Будь ласка. Одна невелика примітка: прищіпка відбувається, коли

V_{S А Т} = V_{Г S} - V_{Т}

$V_{SAT}=V_{GS}-V_T$ . Це означає, що напруга від ворота до підкладки не обов'язково дорівнює нулю в області відключення, але менше, ніж напруга порогу

— Василь

Дякую Василю за вашу відповідь. Що я хотів би запитати у вас, чи стосується це те ж саме для режиму виснаження nMOS або це стосується лише транзисторів в режимі вдосконалення? Я сподіваюся, ви розумієте.