Introduction à MOSFET | C'est le principe de fonctionnement et les effets de canal importants

Sujet de discussion: les bases du MOSFET

  • Qu'est-ce que MOSFET?
  • Principes de base du MOSFET
  • Types de MOSFET
  • Principe de fonctionnement du MOSFET
  • Application du MOSFET
  • Différents effets de canal dans les bases du MOSFET

Qu'est-ce que MOSFET?

Définition de MOSFET:

"au jugement, Effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur-transistor (MOSFET), est une forme de transistor à effet de champ à grille isolée qui est constitué par le semi-conducteurs contrôlables à base de silicium oxydé ».

Différents types de MOS:

  • · MOSFET canal P
  • · MOSFET canal N

Différents types d'appareils MOSFET:

  • · MOSFET en mode d'amélioration
  • · MOSFET en mode d'épuisement

Symbole MOSFET

Principes de base du MOSFET: symbole MOSFET

Principe de fonctionnement du MOSFET:

Principes de base du MOSFET

Un FET fonctionne comme un canal semi-conducteur conducteur avec 2 contacts - la «SOURCE» et le DRAIN. La jonction GATE peut être comprise comme un circuit à 2 bornes comme une structure MOS fonctionnant comme un mode de polarisation inverse de redressement. En général, l'impédance GATE est plus élevée dans les situations de travail classiques.

Les FET selon ces normes sont généralement MOSFET, JFET, FET métal-semi-conducteur (MESFET) et FET à hétérostructure. Parmi ces FET, le MOSFET est l'un des plus importants et couramment utilisé pour diverses applications.

Dans un MOSFET à base de silicium, la borne GATE est normalement isolée par une couche de SiO2 spécifique. Les porteurs de charge du canal conducteur développent une charge opposée, e- dans ce cas, un substrat de type p pour un canal n et des «trous» pour un substrat de type n pour le canal p. Ceci sera induit dans le semi-conducteur au bord du silicium-isolant par le volt appliqué dans la borne GATE. L'e- entrera et sortira du canal à n + bornes de source et de drain coactifs pour un transistor à effet de champ à oxyde de métal-semi-conducteur à canal n. Ce seront des contacts p + pendant le transistor à effet de champ à oxyde métallique-semi-conducteur de type p.

Les bases du MOSFET: une puce MOSFET typique avec dissipateur de chaleur
Crédit image: WilltronTransistor et disipadorCC BY-SA 3.0

Couche MOSFET

Principes de base du MOSFET: couches MOSFET dans Structure métal – oxyde – semi-conducteur sur silicium de type p Crédit d'image:MOS_Condensateur.pngBrasse bien travail dérivé: Fred l'huître (parler), Condensateur MOSCC BY-SA 3.0

Implémentation de MOSFET:

Les transistors à effet de champ à oxyde de métal semi-conducteur fonctionnent comme un circuit discrétisé et également comme un élément actif. À l'heure actuelle, ces circuits sont réduits dans la gamme des sous-micromètres profonds. À l'heure actuelle, le nœud de technologie standard CMOS standard de 0.13 micromètre est utilisé pour la technologie VLSI et, à l'avenir, la technologie de 0.1 micromètre sera existante, avec une certaine amélioration de la vitesse et de la plage d'intégration.

La technologie CMOS s'associe aux transistors à effet de champ à canal n et à canal p à oxyde de métal semi-conducteur pour consommer très moins d'énergie sans limiter la vitesse d'exécution. La nouvelle technologie SOI permet une intégration en trois dimensions avec plusieurs couches, avec une augmentation électrisante de la stupidité d'intégration. Des structures nouvelles et enrichies et la combinaison de la technologie Bi-CMOS conduiront probablement à d'autres améliorations. L'un des domaines émergents du CMOS concerne une variabilité d'applications allant du périphérique audio de la gamme kHz aux applications sans fil modernes exploitées à la gamme GHz.

Bases du MOSFET: Régions MOSFET, Crédit d'image - Cyril BUTTAY, Mosfet latéralCC BY-SA 3.0

Effet de canal court dans MOSFET:

Les tailles FET sont généralement évaluées par le rapport hauteur / largeur de l'appareil. C'est le rapport de la longueur de grille par rapport à la mesure verticale active du FET. La dimension perpendiculaire de la largeur de l'oxyde est mesurée comme paramètre di, les profondeurs de jonction source et drain sont considérées comme paramètre rj. Les profondeurs d'épuisement des jonctions source et drain sont définies par le paramètre Ws et Wd respectivement. Le faible rapport hauteur / largeur est identique aux caractéristiques des canaux courts.

                 L <Lmin(µm) = 0.4 [rj(µMarylandi(Å) (Wd + Ws)2(µm2)]1/3

Lorsque L est inférieur à Lmin,.

La tension de seuil du transistor à effet de champ à effet de champ à oxyde de métal semi-conducteur est considérée comme VT . Cette tension sera affectée de plusieurs façons en raison de la commande de grille. En général, les charges d'épuisement à proximité de la source et du drain sont sous le contrôle commun. La charge développera une partie modérément plus élevée du porteur de charge GATE. La charge d'appauvrissement près du drain se gonfle avec l'augmentation de la tension de polarisation drain-source, provoquant une VDS-déplacement dépendant de la tension de seuil .

Le VT est une sorte de barrière combinée à un porteur injecté de la source au canal. Cette barrière est considérablement ajustée par l'utilisation d'une tension de polarisation de drain. Dans les transistors à effet de champ à canal n, le drain fait chuter la tension de seuil et une augmentation simultanée du courant de seuil avec la croissance VDS.

Effet de champ élevé du MOSFET:

En cas de polarisation drain-source d'un transistor à effet de champ, croître vers la tension de saturation du drain qui est appelée 'VSAT«partout où une plage de champ électrique plus élevé est créée à proximité d'un drain. La vitesse de e- dans cette région sature. Dans la région de saturation, la longueur considérée comme ∆L du champ haut augmente au cours de la source avec la croissance de VDS, et le fonctionne comme si la longueur du canal d'effet était diminuée du paramètre ∆L. Ce phénomène est appelé la modulation de longueur de canal ou simplement appelé CLM dans les bases du MOSFET. Les liens de manifestation simplifiés ultérieurs de VDS à la longueur de la région saturée est la suivante:

                                             VDS = VP + Vα [exp (Δl / l) -1]]

partout où Vp, Vαainsi que l sont des paramètres liés à la vitesse de saturation électronique. Ici, Vp est le potentiel au point de saturation dans le canal, qui est généralement estimé par le paramètre VSAT. Cet accord est obtenu entre le résumé potentiel qui est acquis à partir du modèle de simulation 2D d'un MOSFET à canal N.

Effets du porteur chaud:

L'effet de porteuse chaude est l'une des préoccupations les plus importantes lors de la réduction de la taille du FET dans le sous-micromètre profond.Il diminue la longueur du canal tout en maintenant des niveaux d'alimentation élevés. Ceux-ci sont augmentés aux intensités de champ électrique et aux raisons d'accélérer et de chauffer les porteurs chargés. Un modèle complet du courant du substrat est très difficile pour la modélisation au niveau du circuit.

Dépendance de la température et auto-échauffement:

Les circuits de base du MOSFET sont fonctionnels dans différents environnements, y compris différentes plages de températures. La chaleur créée par la dissipation de puissance dans un circuit est également importante et l'augmentation de la température pour la conception du circuit doit également être prise en compte. La conception s'avère de plus en plus difficile car la taille de l'appareil devient très petite et la dissipation de puissance augmente avec différents modes de fonctionnement. Les caractéristiques thermiques sont largement étudiées par différents modèles.

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À propos de Soumali Bhattacharya

Je suis actuellement investi dans le domaine de l'électronique et de la communication.
Mes articles se concentrent sur les principaux domaines de l'électronique de base dans une approche très simple mais informative.
Je suis un apprenant vif et j'essaie de me tenir au courant de toutes les dernières technologies dans le domaine de l'électronique.

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