Как работают полевые транзисторы и как проверить полевой транзистор мультиметром

Типы МОП-транзистора (MOSFET)

На основе режима эксплуатации МОП-транзисторы можно разделить на два типа.

  • Режим насыщения
  • Режим истощения

Режим насыщения

В этом режиме отсутствует проводимость при нулевом напряжении, что означает, что оно по умолчанию закрыто или «ВЫКЛ», так как канал отсутствует. Когда напряжение затвора увеличивается больше, чем напряжение источника, носители заряда (дырки) смещаются, оставляя позади электроны, и, таким образом, устанавливается более широкий канал.

Напряжение на затворе прямо пропорционально току, то есть с увеличением напряжения на затворе ток увеличивается и наоборот.

Классификация режима насыщения МОП- транзисторов

Усовершенствованные МОП-транзисторы можно классифицировать на два типа в зависимости от типа используемого легированного субстрата (n-типа или p-типа).

  • N-канальный тип насыщения MOSFET
  • P-канальный тип насыщения MOSFET

N-канальный тип насыщения MOSFET

  • Слегка легированная субстрат P-типа образует корпус устройства, а исток и сток сильно легированы примесями N-типа.
  • N-канал имеет электроны в качестве основных носителей.
  • Подаваемое напряжение затвора положительно для включения устройства.
  • Он имеет более низкую собственную емкость и меньшую площадь соединения из-за высокой подвижности электронов, что позволяет ему работать на высоких скоростях переключения.
  • Он содержит положительно заряженные примеси, что делает преждевременным включение полевых МОП-транзисторов с N-каналом.
  • Сопротивление дренажу низкое по сравнению с P-типом.

P-канальный тип насыщения MOSFET

  • Слегка легированная подложка N-типа образует корпус устройства, а исток и сток сильно легированы примесями P-типа.
  • P-канал имеет отверстия в качестве основных носителей.
  • Он имеет более высокую внутреннюю емкость и малую подвижность отверстий, что делает его работающим при низкой скорости переключения по сравнению с N-типом.
  • Подаваемое напряжение затвора является отрицательным для включения устройства.
  • Водостойкость выше по сравнению с N-типом.

Режим истощения

В этом типе канал уже установлен, и очевидно, что проводимость происходит даже при нулевом напряжении, и он открыт или включен по умолчанию. В отличие от типа насыщения, здесь канал лишен носителей заряда, чтобы уменьшить ширину канала.

Напряжение на затворе обратно пропорционально току, т. Е. С увеличением напряжения на затворе ток уменьшается.

Классификация режима истощения МОП-транзисторов

Истощающие МОП-транзисторы могут быть классифицированы на два типа в зависимости от типа используемого легированного субстрата (n-типа или p-типа).

  • Тип истощения канала N МОП-транзистор
  • Тип истощения канала P МОП-транзистор

Тип истощения канала N МОП-транзистор

  • Полупроводник P-типа образует подложку, а исток и сток сильно легированы примесями N-типа.
  • Применяемое напряжение на затворе отрицательное.
  • Канал обеднен свободными электронами.

Тип канала истощения канала MOSFET

  • Полупроводник N-типа образует подложку, а исток и сток сильно легированы примесями N-типа.
  • Поданное напряжение затвора положительное.
  • Канал обеднен свободными отверстиями.

Пороговое напряжение — транзистор

Пороговое напряжение транзисторов с индуцированным р-кана-лом составляет около — 4 В в отличие от / г-канальных транзисторов, для которых оно может колебаться от долей до одного вольта. Отличие значений пороговых напряжений п — и р-канальных транзисторов затрудняет создание комплементарных структур. Кроме того, обычные р-канальные транзисторы плохо согласуются с биполярными структурами в логических схемах типов ТТЛ и ДТЛ.

Пороговое напряжение транзисторов 7Л и Тг ( рис. 12.17) равно fiiop — 6 В.

Пороговое напряжение каждс-гс транзистора равно Unov-6 В.

Таким образом, пороговое напряжение транзистора с индуцированным каналом растет пропорционально толщине диэлектрика и дозе легирования канала и уменьшается при увеличении положительного поверхностного заряда.

Прежде всего определим пороговое напряжение МДП транзистора ( см. с.

Запись инфор — поля индуцированным каналом мации в ос / на MriUii.

При этом происходит изменение порогового напряжения МНОП транзистора.

Напряжение на входе интегратора ( к задаче.

Величина С / о превышает пороговое напряжение транзистора VT. Построить диаграммы UBUX ( t) идеального интегратора, если U ( t) изменяется согласно рис. 4.21 б и 4.21 в.

На рис. 4.3 показана зависимость порогового напряжения транзистора с индуцированным каналом от дозы легирования канала при разных толщинах диэлектрика и концентрациях примесей в подложке.

В обоих случаях известными должны быть пороговые напряжения транзисторов и их максимальное и минимальное значения.

Накопление отрицательного заряда на затворе, повышающее пороговое напряжение транзистора, происходит вследствие инжекции электронов сквозь слой оксида кремния 2 при лавинном пробое стокового р-п-перехода. Стирание информации производится облучением структуры ультрафиолетовыми лучами 3 ( или другими видами ионизирующих излучений), в результате чего накопленный на затворе заряд рассасывается. Возможна и электрическая перезапись ( как в МНОП-структурах) при помощи дополнительного электрода, размещенного над плавающим затвором.

Инверторы с нелинейной и квазилинейной нагрузками.

Логическая единица кодируется отрицательным напряжением, превышающим по абсолютной величине пороговое напряжение транзистора, а логический нуль кодируется отрицательным напряжением, не достигающим по величине значения порогового напряжения.

Считывание хранимой в ЗЭ информации сводится по существу к проверке значения порогового напряжения МДП транзистора.

Примеры симисторов

Примеры симисторов приведены в таблице ниже. Здесь — ток удержания,
— максимальный ток, — максимальное напряжение,
— отпирающий ток.

Модель
BT134-600D 10 мА 4 А 600 В 5 мА
MAC97A8 10 мА 0,6 А 600 В 5 мА
Z0607 5 мА 0,8 А 600 В 5 мА
BTA06-600C 25 мА 6 А 600 В 50 мА

Реле

С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой,
причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно
использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также
улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.

Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле
HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать
нагрузку, потребляющую ток до 15 А.

Главное преимущество реле — простота использования — омрачается
несколькими недостатками:

  • это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
  • меньшая скорость переключения,
  • сравнительно большие токи для переключения,
  • контакты щёлкают.

Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных
реле. Это,
фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой,
содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.

Заключение

Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления
нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может
возникнуть перед радиолюбителем.

Полезные источники

  1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Том 1. — М.: Мир, 1993.
  2. Управление мощной нагрузкой переменного тока
  3. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1
  4. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 2
  5. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3
  6. Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок
  7. Управление мощной нагрузкой переменного тока
  8. Управление MOSFET-ами #1
  9. Современные высоковольтные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов
  10. Ключ на плечо! – особенности применения высоковольтных драйверов производства IR

Влияние дрейфа VGS на условия применения

Основное влияние динамический дрейф порогового напряжения оказывает на сопротивление канала RDS(on), начальное значение которого определяется в спецификации для заданного напряжения управления. Увеличение RDS(on) приводит к росту потерь проводимости и, соответственно, температуры кристаллов Tj. Этот временной эффект следует учитывать при оценке показателей надежности.

Насколько критичным является увеличение Tj — зависит от конкретного применения и условий эксплуатации. Во многих случаях оно незначительно и не приводит к заметному перегреву кристаллов, даже к концу срока службы. Однако в некоторых приложениях рост температуры чипов может негативно влиять на важные параметры изделия, в частности стойкость к термоциклированию.

Ниже на примере полумостового каскада в DC/DC-конверторе проиллюстрировано воздействие дрейфа VGS(th) в различных условиях (табл.). В первом случае доминируют потери проводимости (Pcon), во втором — коммутационные потери (Psw) и потери проводимости вносят одинаковый вклад в общий баланс.

Таблица. Влияние дрейфа порогового напряжения в различных режимах работы

Пример 1: доминируют потери проводимости

Пример 1: потери проводимости и переключения равны

Частота коммутации, кГц

8

30

Номинальный ток, А

50

38,5

Выходное напряжение

400

Выходная частота, Гц

50

Напряжение DC-шины, В

600

Коэффициент мощности

1

Тепловое сопротивление, К/Вт

3,6

Температура окружающей среды, °С

40

Влияние изменения VGS(th) на распределение потерь и температуру кристаллов для примеров 1 и 2 показано на рис. 4. В обоих случаях ожидаемое изменение напряжения управления одинаково к концу срока службы и составляет 1 В.

Рис. 4. Влияние дрейфа VGS(th) в разных условиях применения

Как видно из примера 1, в котором преобладают потери проводимости, дрейф VGS(th) приводит к заметно большему росту потерь и, следовательно, большему перегреву кристаллов. Этот факт необходимо учитывать при проектировании и соблюдать рекомендации, подробно описанные далее. Для режимов со сбалансированными потерями переключения и проводимости, вариации напряжения управления имеют гораздо меньшее влияние на общие потери и температуру чипов.

Пороговое напряжение МДПТ и влияние потенциала подложки

Отметим, что при обратно смещенном р-п переходе исток—подложка (Vhs 0 точки канала, находящиеся на различном расстоянии от истока, имеют различные потенциалы и локальное пороговое напряжение внутри прибора зависит от координаты у (см. рис. Ш.2.4). Это обстоятельство существенно усложняет формулы для ВЛХ МДПТ.

Пороговое напряжение является одним из важнейших параметров МД1 IT, от воспроизводимости которого зависит возможность реализации различных схемотехнических решений в ИМС, а также величина напряжения питания. Поэтому необходимо располагать способами регулировки порогового напряжения в процессе изготовления ИС. Из соотношений (III.2.4)—(111.2.6) следует, что величина VlU зависит от контактной разности потенциалов металл—собственный полупроводник cpGBj, концентрации примеси в подложке NB, а также от толщины d и диэлектрической проницаемости zd подзатворного диэлектрика (параметр CsG) и эффективной плотности поверхностных состояний Naej.

Таблица III. 1.1 показывает, что подбор металла затвора позволяет варьировать пороговое напряжение в диапазоне около одного вольта, однако в ИМС выбор материала затвора ограничен технологическими соображениями. Использование поликремниевого затвора позволяет изменять пороговое напряжение на величину, соответствующую ширине запрещенной зоны (1,12 В) в зависимости от типа проводимости. Заметим, что поликремний я + -типа является единственным материалом, позволяющим получить отрицательное значение

Выбор диэлектрика также в значительной степени определяется технологическими возможностями. Наиболее часто применяется собственный термический оксид SiO„ имеющий диэлектрическую проницаемость е^

3,9. Высокой диэлектрической проницаемостью обладает нитрид кремния SLN4 (?,/=7,5). Величина удельной емкости диэлектрика CsG определяет степень проявления эффекта поля, который лежит в основе действия МДП-транзистора. Поэтому регулировка порогового напряжения за счет изменения CsG вряд ли целесообразна. Возможности регулировки порогового напряжения за счет вариации концентрации примеси в подложке NB также ограничены. При NB 15 см -3 свойства полупроводника чувствительны к влиянию температуры, а также существенно возрастают обратные токи через р-п переходы. При NB > 10 17 см 3 значительно увеличивается коэффициент подложки. Вариация концентрации примеси NB в указанном диапазоне меняет значение Vf0 на = 0,06 В за счет изменения величины 12 см 2 обеспечивает изменение порогового напряжения на величину 2-3 В.

В заключение заметим, что высокая воспроизводимость порогового напряжения требует возможно большего снижения плотности поверхностных состояний N^. Достаточно сказать, что идея создания МДПТ, высказанная Шокли в 1948 г. , долгое время не могла быть реализована только из-за отсутствия надежных способов подготовки поверхности полупроводника перед нанесением диэлектрика. При достижимом в то время значении Nss =5-10 12 см -2 и толщине диэлектрика d = 1 мкм вклад слагаемого Qss / СsG = eNss / CsG в значение порогового напряжения составляет = 100 В. Учитывая низкую воспроизводимость величины N^, легко понять, что производство МДПТ в таких условиях было невозможным.

Основные выводы

  • 1. Принцип действия МДП-транзистора основан на модуляции электрического сопротивления инверсионного приповерхностного слоя полупроводника (канала) напряжением затвор—исток.
  • 2. На выходных ВАХ МДПТ можно выделить область отсечки, крутую область и пологую область. В пологой области ВАХ ток стока почти не зависит от напряжения сток—исток, что объясняется перекрытием канала на границе со стоком.
  • 3. Пороговое напряжение МДПТ зависит от напряжения подложка-исток и определяется соотношением (Ш.2.10). Степень влияния потенциала подложки характеризуется коэффициентом подложки Кв, который определяется соотношением (III.2.11).
  • 4. Эффективными способами регулировки порогового напряжения являются применение поликремниевого затвора п- или р’ -типов, а также поверхностное легирование подзатворной области подложки.

Эффект тела [ править ]

Эффект тела — это изменение порогового напряжения на величину, примерно равную изменению напряжения источника в объеме , потому что тело влияет на пороговое напряжение (когда оно не привязано к источнику). Его можно рассматривать как вторые ворота, и иногда его называют задними воротами , и, соответственно, эффект тела иногда называют эффектом задних ворот . VSB{\ displaystyle V_ {SB}}

Для полевого МОП-транзистора nMOS в режиме улучшения влияние тела на пороговое напряжение вычисляется в соответствии с моделью Шичмана-Ходжеса которая является точной для более старых технологических узлов, [ требуется пояснение ] с использованием следующего уравнения:

VТNзнак равноVТО+γ(|VSB-2ϕF|-|2ϕF|){\ displaystyle V_ {TN} = V_ {TO} + \ gamma \ left ({\ sqrt {\ left | V_ {SB} -2 \ phi _ {F} \ right |}} — {\ sqrt {\ left | 2 \ phi _ {F} \ right |}} \ right)}

где это пороговое напряжение , когда смещение подложки присутствует, является смещением подложки источника к телу, потенциальная поверхность, и это пороговое напряжение для смещения нулевой подложки, является параметром тела эффекта, является толщина оксида, является оксид проницаемости , является диэлектрическая проницаемость кремния — концентрация легирования, — заряд элемента .
VТN{\ displaystyle V_ {TN}}VSB{\ displaystyle V_ {SB}}2ϕF{\ displaystyle 2 \ phi _ {F}}VТО{\ displaystyle V_ {TO}}γзнак равно(тоИксϵоИкс)2qϵSiNА{\ displaystyle \ gamma = \ left (t_ {ox} / \ epsilon _ {ox} \ right) {\ sqrt {2q \ epsilon _ {\ text {Si}} N_ {A}}}}тоИкс{\ displaystyle t_ {ox}}ϵоИкс{\ displaystyle \ epsilon _ {бык}}ϵSi{\ displaystyle \ epsilon _ {\ text {Si}}}NА{\ displaystyle N_ {A}}q{\ displaystyle q}

Пределы работы

пробой оксида ворота

Оксида затвора очень тонкая (100 нм или меньше), так что он может выдержать лишь ограниченное напряжение. В справочных данных, производители часто заявляют максимальный ворота к источнику напряжения, около 20 V, и превышение этого предела может привести к разрушению компонента. Кроме того, высокие ворота источника напряжения значительно сокращает срок службы полевого МОП — транзистора, с практически никаких преимуществ по R DSon сокращения.

Чтобы справиться с этой проблемой, А драйвер затвора схема часто используется.

Максимальный сток к источнику напряжения

Силовой МОП — транзисторы имеют максимальный указанный слив для напряжения источника (в выключенном состоянии ), за которой пробой может произойти. Превышение напряжения пробоя приводит устройство в поведении, что потенциально может повредить его и другие элементы схемы из — за чрезмерной рассеиваемой мощности.

Максимальный потребляемый ток

Ток стока должен как правило , остаются ниже определенного заданного значения (максимальный непрерывный ток стока). Она может достигать более высоких значений в течение очень коротких периодов времени (максимальный ток в импульсном режиме слива, иногда указаны для различных длительностей импульсов). Ток стока ограничивается нагревом из — за резистивные потери во внутренних компонентах , таких как провода облигаций и другие явления , таких как электромиграции в металлическом слое.

максимальная температура

Температура перехода (T J ) МОП — транзистора должны оставаться под определенным максимальным значением для устройства с функцией надежно, определяется расположение матрицы MOSFET и упаковочных материалов. Тара часто ограничивает максимальную температуру перехода, в связи с формовочной массы и (когда используют) эпоксидных характеристик.

Максимальная рабочая температура окружающей среды определяется рассеиваемой мощности и тепловым сопротивлением . Тепловое сопротивление переход-случае присуща устройству и упаковки; случай к окружающей тепловое сопротивление в значительной степени зависит от платы / макет монтажа, heatsinking зона и воздух / поток текучей среды.

Типа рассеиваемой мощности, является ли непрерывным или импульсным, влияет на максимальную рабочую температуру , из — за тепловые массовые характеристики; в общем случае , снизить частоту импульсов для данной рассеиваемой мощности, тем выше максимальной рабочей температуры окружающей среды, что позволяет за счет более длительный интервал для устройства для охлаждения. Модели, такие как сети Фостера , могут быть использованы для анализа динамики температуры от мощности переходных процессов .

Безопасная рабочая зона

Область безопасной работы определяет объединенные диапазоны тока стока и стоком к источнику напряжения МОП — транзистор мощности способен обрабатывать без повреждений. Оно представлено в графическом виде как область , в плоскости , образованной этих двух параметров. И ток стока и сток-исток напряжение должны оставаться ниже их соответствующих значений максимальных, но их продукт также должен оставаться ниже максимальной рассеиваемой мощностью устройство может обрабатывать. Таким образом, устройство не может работать при максимальном токе и максимальным напряжением одновременно.

Эффект тела [ править ]

Эффект тела — это изменение порогового напряжения на величину, примерно равную изменению напряжения источника в объеме , потому что тело влияет на пороговое напряжение (когда оно не привязано к источнику). Его можно рассматривать как вторые ворота, и иногда его называют задними воротами , и, соответственно, эффект тела иногда называют эффектом задних ворот . VSB{\ displaystyle V_ {SB}}

Для полевого МОП-транзистора nMOS в режиме улучшения влияние тела на пороговое напряжение вычисляется в соответствии с моделью Шичмана-Ходжеса которая является точной для более старых технологических узлов, требуется пояснение с использованием следующего уравнения:

VТNзнак равноVТО+γ(|VSB2ϕF||2ϕF|){\ displaystyle V_ {TN} = V_ {TO} + \ gamma \ left ({\ sqrt {\ left | V_ {SB} -2 \ phi _ {F} \ right |}} — {\ sqrt {\ left | 2 \ phi _ {F} \ right |}} \ right)}

где это пороговое напряжение , когда смещение подложки присутствует, является смещением подложки источника к телу, потенциальная поверхность, и это пороговое напряжение для смещения нулевой подложки, является параметром тела эффекта, является толщина оксида, является оксид проницаемости , является диэлектрическая проницаемость кремния — концентрация легирования, заряд элемента .
VТN{\ displaystyle V_ {TN}}VSB{\ displaystyle V_ {SB}}2ϕF{\ displaystyle 2 \ phi _ {F}}VТО{\ displaystyle V_ {TO}}γзнак равно(тоИксϵоИкс)2qϵSiNА{\ displaystyle \ gamma = \ left (t_ {ox} / \ epsilon _ {ox} \ right) {\ sqrt {2q \ epsilon _ {\ text {Si}} N_ {A}}}}тоИкс{\ displaystyle t_ {ox}}ϵоИкс{\ displaystyle \ epsilon _ {бык}}ϵSi{\ displaystyle \ epsilon _ {\ text {Si}}}NА{\ displaystyle N_ {A}}q{\ displaystyle q}

Сравнение IGBT с MOSFET

Структуры обоих транзисторов очень похожи друг на друга. Что касается протекания тока, важным отличием является добавление слоя подложки P-типа под слой подложки N-типа в структуре модуля IGBT. В этом дополнительном слое дырки вводятся в слой с высоким сопротивлением N-типа, создавая избыток носителей. Это увеличение проводимости в N-слое помогает уменьшить общее напряжение во включенном состоянии в IGBT-модуле. К сожалению, это также блокирует поток электроэнергии в обратном направлении. Поэтому в схему добавлен специальный диод, который расположен параллельно с IGBT чтобы проводить ток в противоположном направлении. 

Что за источник тока?

Источники стабилизированного тока занимают видное место в заданиях по анализу цепей и теориях цепей, а затем, кажется, они более или менее исчезают… если вы не разработчик микросхем. Хотя источники тока редко встречаются в типовых проектах печатных плат, они широко распространены в мире аналоговых микросхем. Это потому, что они используются 1) для смещения и 2) в качестве активных нагрузок.

  1. Смещение: транзисторы, работающие как усилители в линейном режиме, должны быть смещены так, чтобы они работали в нужной части своей передаточной характеристики. Лучший способ реализовать это в контексте разработки микросхем – это заставить заданный ток течь через сток транзистора (для MOSFET) или коллектора (для биполярного транзистора). Этот заранее определенный ток должен быть стабильным и независимым от напряжения на компоненте источника тока. Конечно, ни одна реальная схема никогда не будет абсолютно стабильной или абсолютно невосприимчивой к изменениям напряжения, но, как это обычно бывает в инженерном деле, совершенство не совсем необходимо.
  2. Активные нагрузки: В схемах усилителей вместо коллекторных/стоковых резисторов могут использоваться источники тока. Эти «активные нагрузки» обеспечивают более высокий коэффициент усиления по напряжению и позволяют цепи работать должным образом при более низком напряжении питания. Кроме того, технология изготовления микросхем отдает предпочтение транзисторам по сравнению с резисторами.

В данной статье я буду ссылаться на выход источника тока как на «ток смещения» или Iсмещ, потому что я считаю, что использование в качестве смещения является более простым средством для изучения основных функций этой схемы.

Основные принципы

В n-канал режим улучшения устройств, проводящий канал внутри транзистора не существует, и для его создания необходимо положительное напряжение затвор-исток. Положительное напряжение привлекает свободно плавающие электроны внутри тела к затвору, образуя проводящий канал. Но сначала необходимо привлечь достаточное количество электронов около затвора, чтобы противодействовать ионам легирующей примеси, добавленным в тело полевого транзистора; это формирует регион без операторов мобильной связи, называемый область истощения, а напряжение, при котором это происходит, есть пороговое напряжение полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения затвор-исток привлечет к затвору еще больше электронов, которые могут создать токопроводящий канал от истока к стоку; этот процесс называется инверсия. Обратное верно для p-канального МОП-транзистора «улучшенного режима». Когда VGS = 0, устройство выключено и канал открыт / непроводящий. Приложение отрицательного (-ve) напряжения затвора к полевому МОП-транзистору p-типа «улучшенного режима» увеличивает проводимость каналов, включая его.

Напротив, n-канальный режим истощения устройства имеют токопроводящий канал, естественно существующий внутри транзистора. Соответственно, срок пороговое напряжение не всегда применяется к превращение такие устройства включены, но вместо этого используется для обозначения уровня напряжения, при котором канал достаточно широк, чтобы позволить электронам свободно течь. Этот порог легкости потока также применяется к р-канал режим истощения устройства, в которых отрицательное напряжение от затвора к телу / источнику создает слой обеднения, отталкивая положительно заряженные дырки от границы раздела затвор-изолятор / полупроводник, оставляя открытой без носителей область неподвижных отрицательно заряженных ионов-акцепторов.

Для n-канального обедненного МОП-транзистора отрицательное напряжение затвор-исток, -VGS будет истощать (отсюда и его название) проводящий канал своими свободными электронами, переключая транзистор в положение «ВЫКЛ». Точно так же для МОП-транзистора с p-каналом «обедненного режима» положительное напряжение затвор-исток, + VGS будет истощать канал своих свободных отверстий, переводя его в положение «OFF».

В широких планарных транзисторах пороговое напряжение практически не зависит от напряжения сток-исток и, следовательно, является четко определенной характеристикой, однако в современных полевых МОП-транзисторах нанометрового размера оно менее четкое из-за снижение барьера, вызванное дренажем.

Область истощения nMOSFET режима улучшения, смещенного ниже порога

Область истощения nMOSFET режима улучшения, смещенного выше порога, с сформированным каналом

На рисунках исток (слева) и сток (справа) обозначены п + для обозначения сильно легированных (голубых) n-областей. Легирующая добавка обедненного слоя обозначена NА чтобы указать, что ионы в (розовом) слое обеднения отрицательно заряжены и дырок очень мало. В (красной) части количество отверстий р = NА делая основной заряд нейтральным.

Если напряжение затвора ниже порогового напряжения (левый рисунок), транзистор «улучшенного режима» выключается и в идеале нет Текущий от стока до истока транзистора. Фактически, ток присутствует даже при смещении затвора ниже порога (подпороговая утечка) ток, хотя он невелик и экспоненциально изменяется в зависимости от смещения затвора.

Если напряжение затвора выше порогового напряжения (правый рисунок), транзистор «улучшающего режима» включается из-за наличия большого количества электронов в канале на границе оксид-кремний, создавая канал с низким сопротивлением, в котором может происходить заряд. течь от слива к истоку. Для напряжений, значительно превышающих пороговое значение, такая ситуация называется сильной инверсией. Канал сужается, когда VD > 0 потому что падение напряжения из-за тока в резистивном канале уменьшает оксидное поле, поддерживающее канал, по мере приближения к стоку.