Introdução ao MOSFET: 11 explicações importantes

Tópico de discussão: Noções básicas do MOSFET

O que é MOSFET?

Definição de MOSFET:

"A Metal-óxido-semicondutor campo-efeito-trassistente (MOSFET), é uma forma de transistor de efeito de campo de porta isolada que é composta pelo semicondutores controláveis ​​à base de silício oxidado ”.

Diferentes tipos de MOS:

  • · Canal P MOSFET
  • · N Canal MOSFET

Diferentes tipos de dispositivos MOSFET:

  • · Modo de aprimoramento MOSFET
  • · Modo de esgotamento MOSFET

Símbolo MOSFET

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Noções básicas do MOSFET: Símbolo do MOSFET

Princípio de funcionamento do MOSFET:

Noções básicas de MOSFET

Um FET é trabalhado como um canal semicondutor condutivo com 2 contatos - o 'SOURCE' e o DRAIN. A junção GATE pode ser compreendida como um circuito de 2 terminais como uma estrutura MOS funcionando como um modo de polarização reversa de retificação. Normalmente, a impedância GATE é maior em situações de trabalho clássicas.

Os FETs de acordo com esses padrões são normalmente MOSFET, JFET, FET de semicondutor de metal (MESFET) e FET de heteroestrutura. Destes FET, MOSFET é um dos mais significativos e comumente utilizado para várias aplicações.

Em um MOSFET à base de silício, o terminal GATE é normalmente isolado por uma camada específica de SiO2. Os portadores de carga do canal condutor desenvolvem uma carga oposta, e- nesse caso, substrato do tipo p para um canal n e 'orifícios' para substrato do tipo n para o canal p. Isso será induzido no semicondutor na borda do isolador de silício pelo volt aplicado no terminal GATE. O e- entrará e sairá do canal na fonte n + e drenará os terminais de cotatos para um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico de canal n. Estes serão contatos p + durante o transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico tipo p.

chip mosfet
Noções básicas do MOSFET: um chip MOSFET típico com dissipador de calor
Crédito da imagem: WilltronTransistor e disipadorCC BY-SA 3.0

Camada MOSFET

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Noções básicas do MOSFET: camadas MOSFET na estrutura de metal-óxido-semicondutor em silício tipo p Crédito da imagem:MOS_Capacitor.pngCervejas ohare trabalho derivado: Fred a ostra (conversa), Capacitor MOSCC BY-SA 3.0

Implementação do MOSFET:

Transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor estão funcionando como circuito discretizado e também como elemento ativo. Atualmente, esses circuitos são reduzidos para a faixa submicrométrica profunda. No momento, o nó de tecnologia padrão do medidor padrão de 0.13 µicro CMOS é utilizado para VLSI tecnologia e, no futuro, a tecnologia do medidor de 0.1 µicro será existente, com uma certa atualização de velocidade e faixa de integração.

A tecnologia CMOS se associa ao transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico de canal n e canal p para consumir muito menos energia sem restringir a velocidade de execução. A nova tecnologia SOI realiza integração tridimensional com várias camadas, com um aumento eletrizante na estupidez da integração. Estruturas novas e enriquecidas e a combinação da tecnologia Bi-CMOS possivelmente levarão a melhorias adicionais. Uma das áreas emergentes do CMOS é através de uma variabilidade de aplicações de dispositivos de áudio de faixa kHz a aplicativos sem fio modernos operados na faixa de GHz.

MOS
Noções básicas do MOSFET: Regiões do MOSFET, Crédito da imagem - Cyril BUTTAY, Mosfet lateralCC BY-SA 3.0

Efeito de canal curto no MOSFET:

Normalmente, os tamanhos do FET são avaliados pela proporção do dispositivo. Esta é a proporção do comprimento da porta em relação à medição vertical ativa de FET. A dimensão perpendicular para a largura do óxido é medida como parâmetro di, as profundidades de junção de fonte e dreno são consideradas como parâmetro rj. As profundidades de depleção da junção de fonte e drenagem são definidas pelo parâmetro Ws e Wd respectivamente. A relação de aspecto baixa é idêntica às características de canal curto.

                 L <Lminutos(µm) = 0.4 [rj(µm) di(Å)(Cd + Ws)2(µm2)]1/3

Quando L é menor que Lminutos,.

A tensão de limiar do transistor de efeito de campo de metal-óxido-semicondutor é considerada como VT . Essa tensão será afetada de várias maneiras como resultado do controle do portão. Geralmente, as cargas de esgotamento perto da fonte e drenagem estão sob o controle comum. A carga desenvolverá uma porção moderadamente mais alta do portador de carga GATE. A carga de esgotamento perto do dreno infla com o aumento da tensão de polarização da fonte do dreno, causando um VDS- mudança dependente na tensão limite .

O VT é uma espécie de barreira combinada com o portador injetado da fonte para a direção do canal. Esta barreira é consideravelmente ajustada pelo uso de uma tensão de polarização de dreno. No canal n Transistores de efeito de campo, o dreno está diminuindo a tensão de limiar e um aumento simultâneo na corrente de limiar com o crescimento VDS.

Efeito de alto campo do MOSFET:

No caso de polarização da fonte de dreno de um transistor de efeito de campo, cresce em direção à tensão de saturação de dreno, que é denominada como 'VSAT'sempre que uma faixa de campo elétrico superior é criada perto do dreno. A velocidade de e- nessa região será saturada. Na região de saturação, o comprimento considerado como ∆L do campo alto aumenta no curso da fonte com V crescente.DS, e atua como se o comprimento do canal em efeito fosse diminuído pelo parâmetro ∆L. Este fenômeno é denominado modulação de comprimento de canal ou simplesmente denominado CLM no básico do MOSFET. Os links de manifestação simplificados subsequentes de VDS ao comprimento da região saturada é o seguinte:

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

onde quer que Vp, Vα e l são parâmetros inter-relacionados com a velocidade de e-saturação. Aqui, Vp é o potencial no ponto de saturação do canal, que é comumente estimado pelo parâmetro VSAT. Esta concordância é obtida entre o resumo potencial que é obtido do modelo de simulação 2D de um MOSFET de canal N.

Efeitos de portador quente:

O efeito de portadora quente é uma das preocupações mais importantes ao reduzir o tamanho do FET no sub micrômetro profundo. Ele diminui o comprimento do canal enquanto mantém altos níveis de fornecimento de energia. Estes são aumentados para intensidades de campo elétrico e razões para acelerar e aquecer os portadores carregados. Um modelo abrangente para a corrente do substrato é muito difícil para a modelagem em nível de circuito.

Dependência de temperatura e autoaquecimento:

O circuito básico do MOSFET é funcional em diferentes ambientes, incluindo diferentes faixas de temperatura. O calor criado a partir da dissipação de energia em um circuito também é significativo e o aumento na temperatura para o projeto do circuito também deve ser considerado. O design torna-se cada vez mais difícil, pois o tamanho do dispositivo está se tornando muito pequeno e a dissipação de energia está aumentando com os diferentes modos de operação. As características térmicas são amplamente estudadas por vários modelos.

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