Warum MOSFET Pinchoff auftritt

Diese Frage betrifft verbesserte MOSFETs vom n-Typ. Soweit ich weiß, wird eine Inversionsschicht unter der Isolationsschicht unter dem Gate des MOSFET gebildet, wenn eine Spannung an das Gate angelegt wird. Wenn diese Spannung überschreitet , die Schwellenspannung ; Durch diese Inversionsschicht können Elektronen von der Source zum Drain fließen. Wird eine Spannung nun angelegt wird, wird der Inversionsbereich beginnen zu verjüngen und schließlich wird es verjüngt so viel , dass es Pinch-off , sobald es abgeschnürt (es nicht mehr in der Höhe schrumpfen kann), wird es Dann beginnt die Länge (Breite) zu schrumpfen und kommt der Quelle immer näher. $V_\mathrm{T}$ $V_\mathrm{DS}$

Meine Fragen sind:

Ist das, was ich bisher gesagt habe, richtig?
Warum tritt diese Quetschung auf? Ich verstehe nicht, was mein Buch sagt. Es sagt etwas darüber aus, dass das elektrische Feld am Drain auch proportional zum Gate ist.
Nach meinem Verständnis bildet sich bei gesättigtem MOSFET eine Verarmungsschicht zwischen dem abgequetschten Bit und dem Drain. Wie fließt Strom durch diesen erschöpften Teil zum Drain? Ich dachte, die Verarmungsschicht leitet nicht ... Wie in einer Diode ...

transistors mosfet pn-junction

— user968243
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Ihre Beschreibung ist richtig: Unter der Annahme, dass , wenn wir eine Drain-Source-Spannung der Größenordnung oder höher anlegen, wird der Kanal abgeschnitten. $V_{GS}>V_T$ $V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$

Ich werde versuchen zu erklären, was dort passiert. Ich gehe in den Beispielen von einem n-Typ-MOSFET aus, aber die Erläuterungen gelten auch für einen p-Typ-MOSFET (mit einigen Anpassungen natürlich).

Der Grund für die Abzocke:

Denken Sie über das elektrische Potential entlang des Kanals nach: es entspricht in der Nähe der Quelle; es ist gleich nahe dem Drain. Denken Sie auch daran, dass die potenzielle Funktion kontinuierlich ist. Die unmittelbare Schlussfolgerung aus den obigen beiden Aussagen ist, dass Potentialänderungen kontinuierlich bis entlang des Kanals bilden (lassen Sie mich nicht formal sein und die Begriffe "Potential" und "Spannung" austauschbar verwenden). $V_S$ $V_D$ $V_S$ $V_D$

Bildbeschreibung hier eingeben

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

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

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Was passiert zwischen dem Abzugspunkt und dem Abfluss:

Die Gate-zu-Substrat-Spannung in diesem Bereich reicht nicht für die Bildung der Inversionsschicht aus, daher ist dieser Bereich nur verarmt (im Gegensatz zu invertiert). Während in der Verarmungsregion keine Mobilfunkanbieter vorhanden sind, besteht keine Einschränkung des Stromflusses: Wenn ein Anbieter von einer Seite in die Verarmungsregion eintritt und ein elektrisches Feld in der Region vorhanden ist, wird dieser Anbieter vom Feld mitgeschleift. Außerdem haben Träger, die in diesen Verarmungsbereich eintreten, eine Anfangsgeschwindigkeit.

All dies gilt, solange die fraglichen Träger in der Verarmungsregion nicht rekombinieren. In einem n-Typ-MOSFET fehlen dem Verarmungsbereich p-Typ-Ladungsträger, aber der Strom besteht aus n-Typ-Ladungsträgern - dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit einer Rekombination dieser Ladungsträger sehr gering ist (und für irgendeinen praktischen Zweck vernachlässigt werden kann).

Schlussfolgerung: Ladungsträger, die in diese Verarmungsregion eintreten, werden durch das Feld in dieser Region beschleunigt und erreichen schließlich den Drain. In der Regel wird der spezifische Widerstand dieser Region möglicherweise völlig vernachlässigt (der physikalische Grund hierfür ist recht komplex - diese Diskussion ist eher für das Physikforum geeignet).

Hoffe das hilft

— Vasiliy
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Es hilft auf jeden Fall! Vielen Dank, ich verstehe das meiste davon mit Ausnahme von "Nun, wenn sich das Potenzial entlang des Kanals ändert, wenn wir uns bewerben

V_{D S}

$V_\mathrm{DS}$

Nein, diesmal ist deine Beschreibung falsch. Zurück zur Definition des MOS-Kondensators: Je größer die Potentialdifferenz zwischen Gate und Substrat ist, desto mehr Ladung wird sich unter dem Gate ansammeln (Inversionsladung). Wenn keine Drain-Source-Spannung vorhanden ist, ist diese Potentialdifferenz konstant. Wenn Sie jedoch ein höheres Potential an Drain anlegen, steigt auch das Potential des Substrats in der Nähe des Drain an. Diese lokale Erhöhung des Substratpotentials führt zu einer lokalen Verringerung der Gate-zu-Substrat-Spannung, was zu einer geringeren Inversionsladung (und schließlich zu einem Abschnüren) führt.

— Vasiliy

Ah ja, also ist die Spannung von Drain zu Source der Spannung von Gate zu Substrat entgegengesetzt und diese Opposition ist in der Nähe des Drain sehr ausgeprägt und in der Nähe der Source kaum ausgeprägt. Ich vermute dann, dass es aus diesem Grund ist, dass, wenn die Drain-Source-Spannung gleich der Gate-Substrat-Spannung ist, die Spannung am Drain im Wesentlichen der Gate-Substrat-Spannung vollständig entgegengesetzt ist, was dazu führt, dass die Inversionsschicht winzig ist (Quetschung) aus) in der Nähe des Abflusses. Vielen Dank dafür, Sie haben es mit Sicherheit klarer gemacht als alle meine Bücher!

— user968243

V_{S A T} = V_{G S} - V_{T}

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

Danke Vasiliy für deine Antwort. Ich möchte Sie fragen, ob dies auch für nMOS im Verarmungsmodus gilt oder nur für Transistoren im Anreicherungsmodus? Ich hoffe, Sie verstehen.