Dlaczego występuje MOSFET Pinchoff

To pytanie dotyczy ulepszonych tranzystorów MOSFET typu n. Z tego, co rozumiem, warstwa inwersyjna powstaje pod warstwą izolacyjną pod bramą MOSFET-a, gdy do bramki zostanie przyłożone napięcie. Gdy napięcie przekracza , napięcie progowe ; ta warstwa inwersyjna umożliwia przepływ elektronów ze źródła do drenu. Jeśli zostanie przyłożone napięcie , obszar inwersji zacznie się zwężać, a ostatecznie zwęzi się tak bardzo, że będzie się ściskał , gdy już zostanie ściśnięty (nie może już się skurczyć na wysokości), będzie następnie zaczynają się zmniejszać długości (szerokości) coraz bliżej źródła. $V_\mathrm{T}$ $V_\mathrm{DS}$

Moje pytania to:

Czy to, co do tej pory powiedziałem, jest poprawne?
Dlaczego występuje ten szczypanie? Nie rozumiem, co mówi moja książka. Mówi coś o tym, że pole elektryczne na odpływie jest również proporcjonalne do bramki.
Rozumiem, że kiedy MOSFET jest nasycony, warstwa zubożonego tworzy się między uciętym bitem a drenem. W jaki sposób prąd przepływa przez tę zubożoną część do odpływu? Myślałem, że warstwa zubożająca nie przewodzi ... Jak w diodzie ...

transistors mosfet pn-junction

— użytkownik968243
źródło

Twój opis jest poprawny: biorąc pod uwagę, że , jeśli zastosujemy napięcie dren-źródło o wielkości lub wyższej, kanał się zakleszczy. $V_{GS}>V_T$ $V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$

Spróbuję wyjaśnić, co się tam dzieje. W przykładach zakładam MOSFET typu n, ale wyjaśnienia dotyczą również MOSFETU typu p (oczywiście z pewnymi poprawkami).

Przyczyna szczypania:

Pomyśl o potencjale elektrycznym wzdłuż kanału: jest równy pobliżu Źródła; równa się pobliżu Odpływu. Przypomnij również, że potencjalna funkcja jest ciągła. Bezpośredni wniosek z powyższych dwóch stwierdzeń jest taki, że potencjalne zmiany ciągle tworzą na wzdłuż kanału (pozwólcie mi być nieformalnym i używać zamiennie terminów „potencjał” i „napięcie”). $V_S$ $V_D$ $V_S$ $V_D$

wprowadź opis zdjęcia tutaj

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

Kiedy zastosujemy do drenażu , efektywne napięcie między bramą a podłożem w pobliżu drenażu będzie wynosić: $V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$ $V_{eff}=V_{GS}-V_{SAT}=V_T$

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Co dzieje się między punktem zacisku a odpływem:

Napięcie między bramką a podłożem w tym obszarze nie wystarcza do utworzenia warstwy inwersyjnej, dlatego obszar ten jest tylko wyczerpany (w przeciwieństwie do odwróconego). Podczas gdy region wyczerpania nie ma ruchomych nośników, nie ma ograniczeń w przepływie prądu przez niego: jeśli nośnik wejdzie do regionu wyczerpania z jednej strony, a przez region będzie pole elektryczne - ten nośnik zostanie przeciągnięty przez pole. Ponadto przewoźnicy wchodzący do tego regionu zubożenia mają prędkość początkową.

Wszystko powyższe jest prawdą, dopóki nośniki, o których mowa, nie będą rekombinować w regionie wyczerpania. W MOSFET typu n w regionie zubożenia brakuje nośników typu p, ale prąd składa się z nośników typu n - oznacza to, że prawdopodobieństwo rekombinacji tych nośników jest bardzo niskie (i może być pominięte ze względów praktycznych).

Wniosek: przewoźnicy ładunków, którzy wejdą do tego regionu zubożenia, zostaną przyspieszeni przez pole w tym regionie i ostatecznie osiągną drenaż. Zwykle jest tak, że rezystywność tego regionu może być całkowicie zaniedbana (fizyczny powód tego jest dość złożony - ta dyskusja jest bardziej odpowiednia dla forum fizyki).

Mam nadzieję że to pomoże

— Wasilij
źródło

V_{D S}

$V_\mathrm{DS}$

Nie, tym razem twój opis jest błędny. Wróć do definicji kondensatora MOS: im większa różnica potencjałów między bramką a podłożem, tym więcej ładunku będzie gromadzone pod bramą (ładunek inwersyjny). Gdy nie ma napięcia dren-źródło, różnica potencjałów jest stała. Jednakże, gdy zastosujesz wyższy potencjał do Drenażu, potencjał podłoża w pobliżu Drenażu również wzrasta. To lokalne zwiększenie potencjału substratu prowadzi do lokalnej redukcji napięcia bramka-substrat, co prowadzi do mniejszego ładunku inwersyjnego (i ostatecznie do uszczypnięcia).

— Vasiliy

Ach tak, więc napięcie Drain to Source przeciwstawia się napięciu Gate to Substrate, a ta opozycja jest bardzo wyraźna w pobliżu Drain i ledwo wyraźna w pobliżu źródła. Sądzę więc, że z tego powodu, gdy napięcie Drain to Source jest równe napięciu Gate to Substrate, napięcie w Drain zasadniczo całkowicie przeciwstawia się napięciu Gate to Substrate, powodując w ten sposób małą warstwę inwersyjną (szczypanie) off) w pobliżu odpływu. Dzięki bardzo za to, z pewnością wyjaśniłeś to bardziej niż jakakolwiek z moich książek!

— user968243,

{V.}_{S. ZA T.} = {V.}_{sol S.} - {V.}_{T.}

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

Dziękuję Wasilijowi za odpowiedź. Chciałbym zapytać, czy to samo dotyczy trybu wyczerpywania nMOS, czy dotyczy tylko tranzystorów w trybie wzmocnienia? Mam nadzieję że rozumiesz.