Pla$kondensator - Fälteffekt

Transkript

1 Pla$kodesator - Fälteffekt gs 1V gs V gs V gs 3V Metall P- typ halvledare Joiserade acceptoratomer (N A Hål Elektroer Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16 1

2 Tröskelspäig stark iversio Späig över halvledare Φ F + Späig över ide ε rε N A eφ F yta p p N A + - Q N Φ F + vid > ε rε N A eφ F +Q N -e th e Φ F Q addig vid (mer ä stark iversio: N N Q ( < Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16

3 Fälteffek$rasistor - MOSFET - Geometri Oxid Z Gate Stark Iversio ledade lager vid yta Source Kaal Drai x y Z ΔX Q N (y I V Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16 3

4 Metal- Oxid- Semicoductor Field Effect Trasistor J µ Q ε ε Q ( g G I Varför miskar strömökige?? Föreläsig 4, Kompoe7ysik 16 4

5 Beräkig av ström MOS: åg kaal ( g >1µm Oxid I < cs (y< y Kaal I ε Q N ( ( y th ( y Z µ ε ( y y ( y ( y Q ( y N ös med: cs cs di dy ( ( Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16 5

6 Ström och kaal lijära området 5 Draiström (ma th I I gs < th Zµ ( th > th > th Draispäig (V Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16 6

7 Ström och kaal mä$adsområdet Draiström (ma th I, sat Zµ ( Pich off: I oberoede av Draispäig (V Q N < - th ( ( y th Q ( ( N - th th > - th Q N ( QN ( th ( y ( Q N Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16 7

8 miuters övig egapva A I B I + I V gs + I D I - Drai Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 8

9 Ström ideal MOS Draiström (ma th Mäcadsområdet Draispäig (V Draiström (ma > I G Gatespäig (V Strypt ( < Biaseras så ac: > - th > th ijära området > th I Zµ ( th Mäcadsområdet th I, sat Zµ ( th Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 9

10 Exempel - MOS 1. V 3 mf/m µ.135 m /Vs 5 µm Z5 µm Beräka strömme för 1.5, 1, & 3V om V.5, 1, & 3V om.5v ijära området > I Zµ ( Mäcadsområdet I, sat Zµ ( Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 1

11 Ström icke ideal MOS, kaallägdsmodulapo 5 Draiström (ma Kaallägdsmodulamo i mäcadsområdet Ger utgågskoduktas λ typiskt.5-.5 V Draispäig (V I,sat Zµ "( % $ # $ & 1+ λ ( Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 11

12 Ström och kaal mä$adsområdet Draiström (ma th I, sat Zµ ( Pich off: I oberoede av Draispäig (V Q N < - th ( ( y th Q ( ( N - th th > - th Q N ( QN ( th ( y ( Q N Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 1

13 Exempel MOS med utgågskoduktas 1. V 3 mf/m µ.135 m /Vs 5 µm Z5 µm λ. V - 1 Beräka strömme för 1.5, 1, & 3V om V.5, 1, & 3V om.5v ijära området > I Zµ " ( $ # % & Mäcadsområdet I,sat Zµ "( $ # $ % & 1+ λ ( Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 13

14 D Storsigalmodell, mä$adsområdet I G gate gate + Bara om: > th > - th I G Ideal: Source Icke Ideal: drai k ( - th drai I I ds ds Source (1+λ k( - th Draiström (ma > - th Gatespäig (V k Z I G Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 14

15 Flatbad- shiv Φ F + ε ε r N Ae Φ F Ideal MOSFET fb + Φ F + ε ε r N Ae Φ F Verklig MOSFET E E E E i E i E i E Fgate E Fsub E V E Fgate e fb E Fsub E V E Fgate E Fsub E V ζ ζ ζ Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 15

16 miuter övig. MOSFET iverterad I + Skissa I- V om vi har I SD biaserat e MOSFET iverterad! + SD > GD > I pich- off I SD ijärt Mä$ad ökar - MOSFET - MOSFET SD Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 16

17 PMOS Gate -.V 1.V.4V Source Isolator SiO Drai - 1V P ++ N- typ semicoductor P ++ I - 1 ma Acrahera hål vid yta: slås på då är egapv! Korrekt operamo: < V, hål frå source mll drai Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 17

18 MOS och pmos I +. V MOS: I posimv posimv Strömme flyter frå drai mll source I < -. V > pmos: I egamv egamv I SD posimv Strömme flyter frå source mll drai < - q I SD > I ijärt pich- off p- MOSFET I Mä$ad ökar miskar Mä$ad - MOSFET pich- off ijärt Föreläsig 6, Kompoe7ysik 15 18