Il transistore MOSFET

Corso di Elettronica Industriale (CdL in Ingegneria
Meccatronica, sede di Mantova)
Il transistore MOSFET
Transistore MOSFET
La parola MOSFET è l’acronimo dell’espressione Metal Oxide
Semiconductor Field-Effect Transistor, derivata dai materiali utilizzati per
la realizzazione del dispositivo (MOS) e dal principio alla base del suo
funzionamento (FET)
Le figure che seguono sono tratte da “Microelectronic Circuits”, di A. Sedra
e K. Smith, quinta edizione, Oxford University Press
Il transistore MOSFET
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MOSFET canale N
Struttura fisica di un MOSFET a canale N (NMOS) ad arricchimento: a)
vista prospettica; b) sezione. Il termine arricchimento sta ad indicare che
la formazione di corrente nel canale del MOSFET è possibile solo quando il
canale è stato “arricchito” di elettroni.
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NMOS: formazione del canale
MOSFET a canale N con una tensione positiva applicata al gate. Un canale
di elettroni (dunque di tipo n) è indotto all’interfaccia tra ossido di gate e
substrato (inversione)
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Formazione della corrente di drain
NMOS con VGS>VTH (VTH tensione di soglia) e con una piccola VDS
applicata. Il dispositivo si comporta come una resistenza, il cui valore è
determinato da VGS.
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Formazione della corrente di drain
Caratteristica ID-VDS quando la tensione VDS è mantenuta piccola. Il
dispositivo opera come un resistore la cui resistenza è controllata da VGS.
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Restringimento del canale
Funzionamento del MOSFET a canale n quando la tensione VGS cresce. Il
canale indotto tende a restringersi verso il terminale di drain (vale sempre
VGS>VTH).
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Caratteristica ID-VDS
Caratteristica ID-VDS per un transistore NMOS ad arricchimento con
VGS>VTH
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Pinch-off del canale
All’aumentare di VDS, il canale tende a restringersi verso il terminale di
drain, fino a ridursi ad un punto (pinch-off) quando VDS=VDS,sat= VGS-VTH
(saturazione). Un ulteriore aumento di VDS ha effetto trascurabile sulla
corrente di drain
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Tecnologie MOS complementari (CMOS)
Sezione di un circuito integrato CMOS (Complementary MOS)
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Modulazione della lunghezza di canale
Se VDS cresce oltre VDS,sat, il punto di pinch-off del canale si allontana dal
terminale di drain, riducendo così la lunghezza effettiva del canale
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Effetti della modulazione di L su ID-VDS
Effetto di VDS su ID nella regione di saturazione. Il parametro VA dipende
dal particolare processo produttivo e, per un dato processo, è
proporzionale alla lunghezza di canale L.
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