Почему МОП-транзистор входит в насыщение?

Из всего моего просмотра стало ясно, что по мере увеличения напряжения сток-исток мы в конечном итоге достигаем насыщения. Математически Vds>Vgs-Vt — это условие, на которое мы обращаем внимание. Но когда я пытаюсь понять это логически, нам нужно обратное смещение на Vgs, чтобы привлечь неосновные носители с подложки для формирования канала. Итак, теперь, когда канал сформирован, напряжение истока стока вызывает протекание тока из-за электронов. Также имеет смысл, что Vds должен создавать область истощения в одном из источников / стоков и уменьшать область истощения.

Но как все это будет относиться к ширине канала, насыщенности и всему остальному, что порождает насыщенность?

Я не эксперт по MOSFET. Но я добавлю несколько центов. в начале насыщения ширина канала станет почти постоянной с меньшими изменениями.

Ответы (1)

Я думаю, вас смущает поведение биполярного транзистора.

Для BJT соединение коллектор-база будет приближаться к прямому смещению, чтобы войти в режим насыщения.

Обратите внимание:

  • для BJT насыщение означает, что транзистор НЕ определяет ток коллектора Ic. Это происходит, когда В с е < В с е , с а т

  • для МОП-транзистора насыщение означает, что транзистор ДЕЙСТВИТЕЛЬНО определяет ток стока Id. Это происходит, когда В г с > В г с , с а т

нам нужно обратное смещение на Vgs, чтобы привлечь неосновные носители от подложки для формирования канала. Нет, канал формируется не так.

Обратное смещение означает, что должен быть PN-переход, а переход для затвора не используется. Затвор формируется, когда (для NMOS) потенциал затвора выше, чем потенциал подложки + порог V. Положительное напряжение притягивает отрицательные носители (электроны) к оксиду затвора, образуя канал.

введите описание изображения здесь

На этом рисунке показана ситуация, когда NMOS находится в режиме насыщения. Обратите внимание, как есть разрыв (длиной дельта ) между правым концом канала и сливом. Величина тока, который может протекать, определяется формой канала, если В г с остается постоянным и между каналом и стоком есть хоть какое-то расстояние ( дельта > 0 ), то NMOS останется в состоянии насыщения.

Ширина канала и другие параметры действительно связаны с режимом насыщения. Это заходит слишком далеко, чтобы объяснить все отношения здесь. Мой вам совет: подумайте, что происходит с каналом в MOSFET при изменении одного параметра, например, увеличение В г с или немного более длинный транзистор.

До сих пор не могу понять, как в насыщении Id зависит от транзистора. Само определение насыщения означает, что что-то достигло пикового значения. Это означает, что это не должно зависеть от Vds. Что касается канала, разве он не должен оставаться единым? Vgs освобождает электроны в подложке. И тогда Vds заставляет его действовать как провод. И даже если бы была четность, разве на правой стороне не было бы БОЛЬШЕ свободных электронов?
Это означает, что это не должно зависеть от Vds. И это правильно , но есть и другие параметры, такие как Vgs и размер транзистора. Они влияют на Id в режиме насыщения. Хорошо, я не могу динамически изменить размер транзистора, но я могу изменить Vgs. Понижение Vgs сделает канал меньше и уменьшит Id.
Подожди, кажется, я понял. напряжение затвора создает притяжение валентных электронов, а не свободных электронов. Vds по существу высвобождает их, оставляя после себя некомпенсированные катионы. Так что в конце концов Вдс говорит: «Мне нужно работать только с этим количеством электронов». что означает как насыщение, так и уменьшение длины канала. Но разве увеличение vds не приведет к увеличению скорости потока электронов? Или просто без канала там только ток может расти? Если только Vgs не поднимется и не выпустит больше свободных электронов.
Хм, не совсем, ворота действительно притягивают свободные электроны. Но на самом деле, какие носители образуют канал, значения не имеет. Что имеет значение, так это Vgs, так как он будет определять форму канала. Затем эта форма определяет ток.
пора бросать колледж
Вы не должны так легко сдаваться! Вы очень близки к AHA! момент, так что придерживайтесь его. Обсудите вышеизложенное с сокурсником, и это не обязательно должен быть кто-то, кто все это понимает. Конечно, мне потребовалось некоторое время, чтобы понять все это. Но поверьте, становится лучше, когда вы осваиваете всю эту ерунду ;-)
спасибо за вашу помощь, но я думаю, что мне нужна последняя подсказка, прежде чем логика станет ясной. Является ли «канал» свободными электронами или нескомпенсированными анионами. Я предполагаю некомпенсированные анионы, но не уверен на сто процентов.
Это зависит от PMOS или NMOS. NMOS выполнен на подложке, легированной фосфором. Затем Drain и Source легированы N (и именно поэтому это N MOS). Чтобы создать проводящую связь между D и S, нам нужны отрицательные переносчики N (т. е. канал состоит из электронов ). Чтобы привлечь их, нам нужно положительное напряжение (по отношению к подложке) на затворе. Сделайте чертеж NMOS сбоку, чтобы лучше понять его.
ПМОП изготавливается на подложке, легированной азотом. Затем Drain и Source легированы P (и именно поэтому это P MOS). Чтобы сделать проводящее соединение между D и S, нам нужны положительные носители (т. е. канал состоит из отверстий ). Чтобы притянуть (фактически оттолкнуть) электроны, нам нужно отрицательное напряжение (относительно подложки) на затворе. Сделайте чертеж PMOS сбоку, чтобы лучше понять его. На самом деле, это не так уж сложно.
Итак, канал NMOS: электроны, канал PMOS: дырки. Теперь подвижность электронов (насколько быстро они могут двигаться) примерно в 3 раза выше, чем подвижность дырок. Это делает NMOS-транзистор быстрее (и имеет большую крутизну), чем PMOS-транзистор аналогичного размера.
Думаю, я понял. когда у нас есть NMOS, положительное напряжение отталкивает дырки и притягивает свободные электроны. Электроны образуют канал и более подвижны, чем анионы, образованные отталкиванием дырок.
Таким образом, когда мы подаем Vds, и анионы, и электроны притягиваются к стоку (где подключен положительный зонд), но из-за различий в подвижности электроны движутся быстрее. Изначально канал работает нормально и выступает проводником. Но вскоре напряжение на стоке становится достаточно высоким, чтобы притягивать и анионы, которые засоряют канал (ненаучные термины). Это означает, что даже если мы увеличим Vds, нам не повезет с каналом, и ток останется постоянным.
математически напряжение на затворе (Vgs-Vthreshold) должно быть больше, чем Vds, чтобы анионы не притягивались к засорению одной стороны и могли оставаться однородными. Что математически рассматривается как Vds>Vgs -Vt для насыщения
Да, ты понял! Что касается последнего комментария: я вижу, что Vds «растягивается» между стоком и источником. Итак, если Vds = 4 В, то где-то посередине есть точка, где потенциал под оксидом затвора равен 2 В. Только когда напряжение между такой точкой (под оксидом затвора) и самим затвором > Vt, может существовать канал . Итак, при насыщении есть канал между источником и этой точкой. И никакого канала между этой точкой и Сливом. Для NMOS с Vt = 1 В и Vgs = 3 В эта точка будет при Vgs-Vt = 2 В.
Почему МОП-транзистор входит в насыщение?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v