Perché si verifica MOSFET Pinchoff

Questa domanda riguarda i MOSFET di tipo n avanzati. Da quello che ho capito, uno strato di inversione si forma sotto lo strato isolante sotto il gate del MOSFET quando viene applicata una tensione al gate. Quando questa tensione supera , la tensione di soglia ; questo strato di inversione consente agli elettroni di fluire dalla sorgente allo scarico. Se ora viene applicata una tensione , la regione di inversione inizierà a rastremarsi e, alla fine, si ridurrà così tanto che si pizzicherà , una volta pizzicata (non può più ridursi in altezza), si quindi iniziare a ridursi in lunghezza (larghezza) sempre più vicino alla fonte. $V_\mathrm{T}$ $V_\mathrm{DS}$

Le mie domande sono:

Quello che ho detto finora è corretto?
Perché si verifica questo pizzico? Non capisco cosa dice il mio libro. Dice qualcosa sul fatto che il campo elettrico allo scarico è anche proporzionale al cancello.
Comprendo che quando il MOSFET è saturo, si forma uno strato di esaurimento tra la punta pizzicata e il drenaggio. In che modo la corrente fluisce attraverso questa porzione esaurita fino allo scarico? Ho pensato che lo strato di esaurimento non conduce ... Come in un diodo ...

transistors mosfet pn-junction

— user968243
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La tua descrizione è corretta: dato che , se applichiamo una tensione di Drain-to-Source di grandezza $V_{GS}>V_T$ o superiore, il canale verrà pizzicato. $V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$

Proverò a spiegare cosa succede lì. Sto assumendo MOSFET di tipo n negli esempi, ma le spiegazioni valgono anche per MOSFET di tipo p (con alcune regolazioni, ovviamente).

Il motivo del pizzico:

Pensa al potenziale elettrico lungo il canale: è uguale a vicino alla Sorgente; è uguale a vicino allo scarico. Ricordiamo anche che la potenziale funzione è continua. La conclusione immediata di queste due affermazioni è che i potenziali cambiamenti si formano continuamente da a $V_S$ $V_D$ $V_S$ lungo il canale (lasciatemi essere non formale e usare i termini "potenziale" e "tensione" in modo intercambiabile). $V_D$

inserisci qui la descrizione dell'immagine

$V_{GS}$ $V_{DS}$

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

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Cosa succede tra il punto di pizzico e lo scarico:

La tensione Gate-to-Substrate in questa regione non è sufficiente per una formazione dello strato di inversione, quindi questa regione è solo esaurita (al contrario di invertita). Mentre la regione di esaurimento manca di portanti mobili, non vi è alcuna restrizione sul flusso di corrente attraverso di essa: se un portatore entra nella regione di esaurimento da un lato e c'è un campo elettrico attraverso la regione, questo portatore verrà trascinato dal campo. Inoltre, i vettori che entrano in questa regione di esaurimento hanno una velocità iniziale.

Tutto quanto sopra è vero fino a quando i vettori in questione non si ricombinano nella regione di esaurimento. Nel MOSFET di tipo n la regione di esaurimento manca di portatori di tipo p, ma la corrente è costituita da portatori di tipo n - ciò significa che la probabilità di ricombinazione di questi portatori è molto bassa (e può essere trascurata per qualsiasi scopo pratico).

Conclusione: i portatori di carica che entrano in questa regione di esaurimento saranno accelerati dal campo in questa regione e alla fine raggiungeranno il drenaggio. Di solito, la resistività di questa regione può essere completamente trascurata (la ragione fisica di ciò è piuttosto complessa - questa discussione è più appropriata per il forum di fisica).

Spero che sia di aiuto

— Vasiliy
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V_{D S}

$V_\mathrm{DS}$

No, questa volta la tua descrizione è sbagliata. Torna alla definizione di condensatore MOS: più la differenza potenziale è tra il gate e il substrato, più carica verrà accumulata sotto il gate (carica di inversione). Quando non c'è tensione Drain-to-Source, questa differenza di potenziale è costante. Tuttavia, quando si applica un potenziale superiore a Drain, aumenta anche il potenziale del substrato vicino allo Drain. Questo aumento locale del potenziale del substrato porta a una riduzione locale della tensione da gate a substrato, il che porta a una minore carica di inversione (e, infine, a pizzicamento).

— Vasiliy,

Ah sì, quindi la tensione Drain to Source si oppone alla tensione Gate to Substrate e questa opposizione è molto pronunciata vicino allo Drain e appena pronunciata vicino alla sorgente. Immagino, quindi, che sia per questo motivo che quando la tensione Drain to Source è uguale alla tensione Gate to Substrate, la tensione allo Drain si oppone sostanzialmente completamente alla tensione Gate to Substrate, facendo sì che lo strato di inversione sia minuscolo (pizzico spento) vicino allo scarico. Grazie mille per questo, lo hai sicuramente reso molto più chiaro di qualsiasi dei miei libri!

— user968243

V_{S A T} = V_{G S} - V_{T}

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

Grazie Vasiliy per la tua risposta. Quello che vorrei chiederti è se lo stesso vale per la modalità di esaurimento nMOS o vale solo per i transistor in modalità di miglioramento? Spero che tu capisca.