N-kanalaren hobekuntza moduaren funtzionamendu-printzipioa MOSFET

(1) vGSren kontrol-efektua ID eta kanalean

① vGS=0 kasua

Ikusten da hobekuntza-moduaren drainatze d eta iturri s artean atzeko bi PN juntura daudela.MOSFET.

Ate-iturburuko tentsioa vGS=0 denean, drain-iturburuko tentsioa vDS gehituta ere, eta vDS-ren polaritatea edozein dela ere, beti dago alderantzizko egoeran PN juntura bat. Hustubidearen eta iturriaren artean ez dago kanal eroalerik, beraz drainatze-korrontea ID≈0 une honetan.

② vGS>0 kasua

vGS>0 bada, eremu elektriko bat sortzen da atearen eta substratuaren arteko SiO2 geruza isolatzailean. Eremu elektrikoaren norabidea erdieroalearen gainazaleko atetik substratura zuzentzen den eremu elektrikoarekiko perpendikularra da. Eremu elektriko honek zuloak uxatzen ditu eta elektroiak erakartzen ditu. Zulo uxatzea: atearen ondoan P motako substratuan dauden zuloak uxatzen dira, ioi hartzaile higiezinak (ioi negatiboak) utziz agortze-geruza bat osatzeko. Elektroiak erakarri: P motako substratuko elektroiak (eramaile minoritarioak) substratuaren gainazaletik erakartzen dira.

(2) Kanal eroalearen eraketa:

vGS balioa txikia denean eta elektroiak erakartzeko gaitasuna indartsua ez denean, oraindik ez dago kanal eroalerik drainatzearen eta iturriaren artean. vGS handitzen den heinean, elektroi gehiago erakartzen dira P substratuaren gainazaleko geruzara. vGS balio jakin batera iristen denean, elektroi horiek N motako geruza mehe bat osatzen dute atearen ondoan P substratuaren gainazalean eta bi N+ eskualdeetara konektatzen dira, draina eta iturriaren artean N motako kanal eroale bat osatuz. Bere eroankortasun mota P substratuaren aurkakoa da, beraz, inbertsio-geruza ere deitzen zaio. Zenbat eta vGS handiagoa izan, orduan eta indartsuagoa izango da erdieroalearen gainazalean eragiten duen eremu elektrikoa, orduan eta elektroi gehiago erakartzen dira P substratuaren gainazaletik, orduan eta lodiagoa izango da kanal eroalea eta orduan eta txikiagoa da kanalaren erresistentzia. Kanala eratzen hasten den ate-iturburuko tentsioari pizteko tentsioa deitzen zaio, VT bidez irudikatuta.

TheN kanala MOSFETgoian aztertutakoak ezin du kanal eroalerik osatu vGS < VT denean, eta hodia ebaki-egoeran dagoenean. vGS≥VT denean bakarrik sortu daiteke kanal bat. Mota honetakoaMOSFETkanal eroale bat osatu behar duena vGS≥VT hobekuntza-modu deitzen deneanMOSFET. Kanala eratu ondoren, drainatze-korronte bat sortzen da drainatzearen eta iturriaren artean aurrerako vDS tentsioa aplikatzen denean. vDS-ren eragina ID-an, vGS>VT eta balio jakin bat denean, drain-iturburuko tentsio vDS-ren eragina kanal eroalean eta korronte-IDean lotura-eremu efektuko transistorearen antzekoa da. Kanalean zehar drain-korrontearen IDak sortzen duen tentsio jaitsierak kanaleko puntu bakoitzaren eta atearen arteko tentsioak ez dira berdinak bihurtzen. Iturritik hurbil dagoen muturrean dagoen tentsioa handiena da, kanala lodiena den tokian. Hustubidearen muturreko tentsioa txikiena da, eta bere balioa VGD=vGS-vDS da, beraz, kanala hemen meheena da. Baina vDS txikia denean (vDS