Dispositivi elettronici - Mosfet - Formulario

NMOS

Substrato

SiO

Condensatore canale N Metallo -

p N

2 AB

Q N C

ox AB

V ln = /t

Potenziale di banda piatta: dove

= −  =− −V  ox ox ox

FB ms ms G T

C n

ox i

N 2

n n N

0 

AB

ln V

Potenziale di Fermi e

 =V   AB

i − /

p e ln

 =V

0= =N s T

F T n AB s T

n0 2

n

i i Q −Q

G B

V

 =0 −V = =

Regione di funzionamento in Accumulazione: V < V abbiamo e .

○ GB FB s GB FB C C

ox ox

Definita come quella regione per la quale Φ è minore di zero e circa ~0.

S

Regione di funzionamento in svuotamento: Ф >0, V > V con V – V piccolo, Q positiva e Q negativa. Il

○ s GB FB GB FB G B

qN AB 2

x

potenziale di superficie è dato Definita come quella regione per quale Φ è compresa

 =V 0= S

S d

2  

s

tra 0 e il potenziale di Fermi di zero (Ф . Ф >0.

F ) s

Regione di funzionamento in inversione: Ф >0, V > V , se Фs > Ф <-> n(0) > n regione di debole inversione.

○ s GB FB F i

Se Фs > 2Ф <-> n(0) > n regione di forte inversione. Formula valida in regione d'inversione :

F AB



Q Q 2q N Q Q

  

d c S AB s c c

 .

V −V = − − =  − =   −

GB FB S S S S

C C C C C

ox ox ox ox ox 

2q N

  

S AB s

In accumulazione (Φ =0)e debole inversione si riduce V −V = 

● S GB FB s C ox

Con potenziale di forte inversione pressoché costante pari a 2Φ si riduce

● F





4 q N Q 4

     

S AB F c s F

- si ottiene per Фs = 2Ф Inoltre

V x

−V =2  − = F.

GB FB F C C dmax qN

ox ox AB

Q C



V 2

−V =2   −

GB FB F F C ox 

V 2 −Q =C V −V 

=V 2   

Tensione di soglia: . Carica Canale: c ox GB TH0

TH0 FB F F

Q Q

dmax  

2 Q 4 q N C= F=C M

=−  =−    [ / ]

Solo per ripasso teorico

F dmax S DB F

C V

ox

MOSFET - Corrente di Drain (canale n

) (il canale si forma per V > V )

GS th

Regione interdizione V <V --> I =0

● GS TH DS V

Regione triodo: V >V V <V con la corrente di drain è

=V −V

● GS TH, DS DSsat DSsat GS TH

W 1

I C V . Per una tensione V piccola rispetto a V – V può semplificarsi in

= V −V − V DS GS TH

DS n ox GS TH DS DS

L 2

W

I C - R (V ) = VDS / ID.

= V −V V MOS GS

D n ox GS TH DS

L V

Regione Saturazione: V >V V >V con --> In queste condizioni la corrente I non

=V −V

● GS TH, DS DSsat DS

DSsat GS TH

cresce più con la tensione V (dipende solo da V ) e rimane costante con valore

DS GS

1 W 1 W

2 2

I C I C

. Si può semplificare in questa

=  V −V  [1 V −V ] =  V −V 

D n ox GS th DS DSsat D n ox GS th

2 L 2 L

1 W 2

I C V

qualora λ sia molto basso oppure in qualora V >V

=  V −V  1  DS DSsat.

D n ox GS th DS

2 L

  

V 2 2 V 2

=V    V −   =V 2   

Riepilogo Dove -(tensione di

● -

TH TH0 F SB F TH0 FB F F

soglia condensatore) (se V =0 allora V =V )-

Sb TH TH0 N



2⋅q N Ab

AB ln

(coefficiente di effetto Body (potenziale di fermi).

 =V  

= ) F T n

C i

ox

Modello di piccolo segnale per NMOS v 

1 W W

ds

2 i =g ⋅v −g ⋅v 

i C v g 2 C I

=  v −v  1  =  (g si valuta considerando

dove

d m gs mb sb

D n ox GS th DS r

2 L m n ox D m

L

d

1

2

1 g /

m ≪r

r g

=

λ piccolo) =

, , , d

d mb g

I 

2

   V

D m

F SB dL

−1

= -1

Coefficiente di modulazione di canale (tra 0.1 e 0.01 V )

λ L dV DS