عملکرد MOSFET

صفحه 1:
فصل 3 عملکرد ‎MOSFET‏ 

صفحه 2:
MOSFET MOSFET : Metal-oxide- semiconductor Field Effect Transistor ماسفت افزایشی : مهم ترین و پر کاربردترین ترانزیستور اثر میدان 

صفحه 3:
مىاختار و عملکرد فیزیکی []05[7][افزایشی | 

صفحه 4:
کار بدون ولتاژ گیت 700 VDS=0 L._ _ VDS>0 © دو ديود يشت به يشت متوالى #جریان < صفر ( مقاومت بينهايت) 

صفحه 5:
ایجاد کال برای عبور جریان ‏ 0 <وي ۲موو ۷ . ۴ | *ولتاز آستانه :۷ 2 ولتاژی که به ازای آن کانال شکل می گیرد. ۱ ‎O(OMOGE)>O_ , d<OKO ۰‏ ۱ | #کانال القایی- لایه وارون شده (سطح زیر لایه از نوع ۴ به نوع ۸ تبدیل شده) 

صفحه 6:
سس یج کال برای عبور جریان 0 < ون 0.17و ۷ #ولتاژ ‎=Vt ailiwl‏ = ولتاژی که به ازای آن کانال شکل می گیرد. ۰ 9>»» , هحرههه۵ه۵)ه #کانال القایی- لایه وارون شده (سطح زیر لایه از نوع ۶ به نوع ‎N‏ تبدیل شده) 

صفحه 7:
کانالبازه اقا شده و عبور جریازبا اعما ۷۵8 ۰ ‎VDS=0‏ ‏= ر ۷۵9-۷ کانا للقايرداريم + جریازناچیز ‎/NDS=0.1 ~0.2V‏ AS ۷ = ماسفتبه صوریمقاومنخطی ‎®VGS> Vt, VDS=0.1 ~0.2V‏ وابسته به ۷۵5عمل می کند (افزایش عمق کانال ) = & _کانال از ابتدا وجود نداشت و بعد از اعمال ولتاژ تشکیل شد. به همین علت نام ابن ماسفت را افزایشی گذاشته اند. ‎ID=IS‏ ,100 

صفحه 8:
لا شكل گیری خازن توسط گیت وبدنه با عایق 5102 وجود میدان الکتریکی عمودی بر اثر بارهای القایی: ” کنترل بار کانال (کنترل رسانایی کانال) ”كنترل جريان عبورى از كانال هنكام اعمال ولتاز 7/25 

صفحه 9:
* با اعمال 6520لا و 05الاكم * كاهش مفاومت 1/65<106 * مقاومت ببتهايت :1/6810 سوه موزل 003 Tatu) PT JREMOSPET «bpp ly Vos ‏مشخصه‌ای‎ dn Ie 

صفحه 10:
Vgs> Ve Vps v4 Y MOSFET JS 7 -ولتازی بین دو سر کانال اعمال می-شود از سورس به درین ولتاژ صفر تا 5 می افتد. 

صفحه 11:
Vos ولتاژ بین گیت و نقاط کانال از ۵ در سورس تا 7705-1705 عمق كانال وابسته به اين عمق یکسانی ندارد ولتاژ است 

صفحه 12:
Vos تا حدی که ولتاز بین گیت و کانال در سردرين به ۷ برسد یعنی ۷۵۷۵ در تنوری جریان 11 در مقدار مربوط به )۷09-۷65۷ ثابت می ماند عمق کانال در سر درین به صفر می رسد (کانال 

صفحه 13:


صفحه 14:
عملکرد ماسفت در ثاحیه زیر آستاثه VGS<Vt ‎eae es i‏ جریان درین ( جریان ‎Si‏ رین کوچک ( جریان ‏#رابطه 0 با ولتاز ۷۵5 نمایی. ‎ ‎ ‎ 

صفحه 15:
مدولاسیون طول کانال © مشاهده تغييرطول كانال با تغيير ولتاژ درین- مور بن بمعمل ‎=K Mos -V.F (14 Ve)‏ ,1 

صفحه 16:
"زير لایه نوع ۲ کانال نوع ۲ #حامل های بار حفره ۷۲5 و و ۷۵5 منفی‌لند #برای تشکیل کانال اعمال 1/>0 و ۱50 تامزیت ۸۳205 به ۳۸/05 » قابلیت کوچکتر ساختن 0- ولتاز تغذیه کوچکتر 0 علت بررسی ۳05 0- کاربرد در مدارات مجتمع 0- کاربرد در مدارات ‎CMOS‏ 

صفحه 17:
NMOS+ PMOSY ‏#"رایج ترین تکنولوژی در مدار مجتمع ماسفت و در مدارات دیجیتال و آنالوگ‎ N substrate 

صفحه 18:
ل (ب) ‎(ADD tls MOSFET sta pont ole‏ نداد واقعی اب) نماد ساده شده 

صفحه 19:
8 و مشخصه های چریان- ولتاژ 710517157 افزايشى 

صفحه 20:
در نزدیکی مبد. ‎Sas‏ نظر 5 و به ث شرط 5 ‎VD:‏ ‏— ‎Wa‏ ‏بنوان ار مريع 5 ‎VD:‏ ‏صرف ‏رف نظ | us ۳ ۳ Vox Vis =k 1 - Fo a ۱ 0 Voy ia 

صفحه 21:
با دو شرط: ‎VGS> Vt ©‏ ‎VDS2VGS-Vt ®‏ 2 جریان ثابت معادل یک منبع جریان ثابب؟ 

صفحه 22:
مشخصه های[105[715کاقال -۳] |‘ دي الإلات 8 ‎Iy=k‏ 

صفحه 23:
*بر خلاف ماسفت افزایشی از ابتدا در آن کانال تعبیه شده است. #با اعمال ۷5 و 959-0تقه جریان 1۳ برقرار می شود. #کنترل عمق و رسانایی کانال با ولتاژ ۷۵5 05<9كه عمق 5م كاهشتعداد حاملها © 17165 آنقدر مك تخليه كامل حامل ها از كان ‎i?‏ 12-0 حتى با وجود 

صفحه 24:


صفحه 25:
VGS<0 VGS>0 ‏در وجه افزایشی در وجه کاهشی‎ #در وجه کاهشی مشخصه ۱۲۲/05 ,19-5 تخلیه ای مشابه با 313105 افزایشی است با این تفاوت که ۷۴ در 5 تخلیه ای منفی است. 

صفحه 26:
۲()]/[تخلیه ای ‎dus. \‏ ۱ ‎(a)‏ ا شکل ۱۱-۳ (لف) نماد منار 0105161 كاهشى ‎(١‏ (ب) نماد ساده شده ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 27:
براى كار در ناحية تريودى اي کانال - ۸ کانال - حر MOS MOS MOS MOS ‏تخلیه‌ای | افزایشی | تخلیه‌ای‎ | یشیازفا‎ ۳,2 ‏)رم‎ 2 Yas 7 ‎Vs $Vos—¥i‏ 2۷ و2۷ ولا ‎Ys $¥as—¥ Vos =¥as Ys ‎ ‏| عي و( - مه دوه ‎AV ps)‏ +0 جیگ ود ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 28:
©اتصال سورس به بدنه 6 (960-0)() و بدنه دیگر نقشی ندارد. *#*در ساخت چند ماسفت بر روی یک بدنه 066-0 ))بدنه تاثیرگذار می شود. 6)بدنه در 00068() به منفی ترین ولتاژ ( برخلاف 62069 ) ام 26 -وولا + 2 ار + مات 1۷ ‎VtO®‏ : ولتاز آستانه به ازاىو1/58-0 ‏* 7 : يارامتر فرآيند ساخت ‏هم ۲ : پارامتر فیزیکی ‎11 ‏تغییر 51 تغییرطق تغییر‎ ٩ ‏پس بدنه به صورت گیت دیگر بر روی 1 تاثیر می گذارد. ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 29:
أ ‎DS‏ - و [۷۱- ‎iS‏ 3 درا 

صفحه 30:
شكستبهمنوييوند (00(بيندرينو بدنم) جك #رون © 0 ج©©00>)0» وه » شکستلکسید گیت لل 60 < 006086 ‎٠‏ ۱ از انباشته شده 2 استفاده از دیودهای محافظ د مدا ات این 

صفحه 31:
شک ۱۳-۳ شک مربوط به متال ۱-۳ 

صفحه 32:
‎ITE Se‏ مذار مربرط به بل دم ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 33:
شکل ۱-۳۰: مدار مربوط به مسأله ۱-۲ 

MOSFET : Metal-oxide- semiconductor Field Effect Transistor مهم ترین و پر کاربردترین: ماسفت افزایشی ترانزیستور اثر میدان ماسفت کانال Nدر زیر الیه نوع P VDS>0 ی ا VDS=0 دو دیود پشت به پشت متوالی ‏جریان = صفر ( مقاومت بینهایت)  ولتاژ آستانه = =Vtولتاژی که به ازای آن کانال شکل می گیرد. ‏ ‏Vt(NMOS)>0 , 1<Vt<3 ‏کانال القای+ی= الی+ه وارون شده (س+طح زی+ر الی+ه از نوع Pبه نوع N تبدیل شده)  ولتاژ آستانه = =Vtولتاژی که به ازای آن کانال شکل می گیرد. ‏ ‏Vt(NMOS)>0 , 1<Vt<3 ‏کانال القای+ی= الی+ه وارون شده (س+طح زی+ر الی+ه از نوع Pبه نوع N تبدیل شده) ک++انا+لت+++از+ه +ا++لقا ش +د+ه و +عبور ج+ریانب+++ا ا+عما+لVDS ‏VDS=0 ‏VGS=Vt ک++انا+ل++لقای+یدار+ی+م +ج+ریانن++اچ+یز ا ‏VDS=0.1 ~0.2V م+اس+فتب+++ه ص++ور+تم+قاو+م+تخ+طی وابسته به VGSعمل می کند (افزایش عمق کانال ) ‏VGS> Vt , VDS=0.1 ~0.2V کانال از ابتدا وجود نداشت و بعد از اعمال ولتاژ تشکیل شد .به همین علت نام این ماسفت را افزایشی گذاشته اند. ‏ID=IS ‏IG=0,  شکل گیری خازن توسط گیت وبدنه با عایق Sio2 وجود میدان الکتریکی عمودی بر اثر بارهای القایی: کنترل بار کانال (کنترل رسانایی کانال) ‏کنترل جریان عبوری از کانال هنگام اعمال ولتاژ VDS  با اعمال VGS>Vtو VDSکم کاهش مقاومت VGS>Vt مقاومت بینهایت VGS≤Vt عملکرد ماسفت بصورت مقاومت خطی  VDSولتاژ+ی بی+ن دو س+ر کانال اعمال می شود از سورس به درین ولتاژ صفر تا VDSمی افتد. کمترین عمق کانال مخروطی  IDدر اینم قدار اشباع م یش ود و ماسفتوارد ناحیه اشباع م یش ود. ولتاژاشباع ‏VDS=VGS-Vt VGS<Vt ‏جریان کامال قطع نیست . جریان درین کوچک ( جریان ‏به ازای VGSنزدیک به Vt زیر آستانه) ‏رابطه IDبا ولتاژ VGSنمایی. مشاهده تغییرطول کانال ب+ا تغیی+ر ولتاژ دری+ن- سورس در عمل جزء پارامترهای ماسفت مقدار ثابت مثبت 2 زیر الیه نوع N ‏کانال نوع P ‏حامل های بار حفره ‏Vtو VDSو و VGSمنفیا9ند ‏برای تشکیل کانال اعمال Vt<0و VDS<0 ‏مزیت NMOSبه PMOS -1قابلیت کوچکتر ساختن -2سرعت باالتر -3ولتاژ تغذیه کوچکتر علت بررسی PMOS -1کاربرد در مدارات مجتمع -2کاربرد در مدارات CMOS NMOS+ PMOS رایج ترین تکنولوژی در مدار مجتمع ماسفت و در مدارات دیجیتال و آنالوگ کانال درین عایق بدنه جهت پیوند PN سورس گیت سه ناحیه عملکردی ‏VGD≥Vt در نزدیکی مبدء و به شرط VDSکوچک که بتوان از مربع VDSصرف نظر کرد: با دو شرط: ‏VGS> Vt  ‏VDS≥VGS-Vt  جریان ثابت معادل یک منبع جریان ثابت µn=2.5µp Kn>kp ثابتw/Lدر بر خالف ماسفت افزایشی از ابتدا در آن کانال تعبیه شده است. جریان IDبرقرار می شود. ‏با اعمال VDSو VGS=0 ‏کنترل عمق و رسانایی کانال با ولتاژ VGS ‏VGS>0 ک++انا+ل ‏VGS<0  عمق ک++اهشت+++ع+داد ح+ام+لها تخلی+ه کام+ل حامل VGS آنقدر منف+ی ها از کانال ID=0حتی با وجود ‏VDS ( ولتاژ آستانه NMOS تخلیه ای) VGS>0 در وجه افزایشی ‏VGS<0 در وجه کاهشی ‏در وج+ه کاهش+ی مشخص+ه ID-VDS، NMOSتخلیه ای مشاب+ه ب+ا NMOSافزایش+ی اس+ت ب+ا ای+ن تفاوت که Vtدر NMOSتخلیه ای منفی است. کانال  VSB=0و بدنه دیگر نقشی ندارد. ‏اتصال سورس به بدنه ‏در ساخت چند ماسفت بر روی یک بدنه VSB=0 )1بدنه تاثیرگذار می شود. )2بدنه در NMOSبه م9نفی ترین ولتاژ ( برخالف ) PMOS ‏ 2 f ‏ ‏Vt Vt0   2 f  VSB  : Vt0 و+ل+تاژ آ+س+تان+ه ب+++ه ازا+یVSB=0 :  پارامتر فرآیند ساخت :  f پارامتر فیزیکی تغییر ID تغییر Vt تغییر VSB پس بدنه به صورت گیت دیگر بر روی IDتاثیر می گذارد.  t = 1°C Vt(2mV ) ID K ID ID K اثر غالب VD ش99کستب999هم9نیپ999یوند )PNب999یندرینو ب999دنه(9 ‏50 <VD<100 ‏ID • VGS > 50 ش99کستا9ک9سید گ999یت برای جلوگیری از انباشته شدن بار بر روی خازن گیت ماسفت استفاده از دیودهای محافظ در ورودی مدار