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ElectrÓ/lica física
• Sólo se considera la corriente de deriva en
la estructu ra.
~
La
movilidad de los portadores en la zona
de inversión es constante.
• La
contaminación en el semiconductor es
uniforme.
• La
corriente en inversa en las uniones es
muy pequeña.
• El campo eléctrico transversal
(E~)
es mucho
mayor que el campo eléctrico longitudinal
(E,).
La
corriente de drenaje
ID
como función de los
voltajes de compuerta Ve y de drenaje
VD
se
puede encontrar al aplicar la ley de Ohm a la
carga superficial formada por la compuerta,
donde
x
es la coordenada que se interna en el
semiconductor alejándose de la compuerta y la
superficie del semiconductor es en
x
=
O.
y
es la
coordenada que va de la fuente al drenaje, donde
y
=
O
es el electrodo de la fuente. Les la longitud
del canal y
xjes
el grosor de la zona de inversión.
La
conductancia del canal formado por la
compuerta es:
2J"
q2~' J "
q2~.
I
Q.I
(11141)
g
;;
-L
cr(x)
dx
=
- L-
t/(x)
dx
L
.
,
,
donde Z, el ancho de canal, es uniforme para
cualquier z.
La
cantidad de carga móvil encerra–
da desde
x
=
O
hasta
x
=
Xi
es I
Q~(Y)
l.
La
caída
de voltaje en un tramo del canal de ancho dy al
pasar una corriente
ID
es:
d
v
-
I dR _ I
<!.!!. _
l"dy
- p
-
P
L - 2 IQ
(y)
I
g
~."
(111.42)
Por supuesto, loes independ iente de
y,
ya que
es una constante.
La carga a lo largo del canal 1
Q~(y)
1cambia de
acuerdo con los voltajes aplicados. Una manera
más sencilla de expresarlo es con la ayuda de las
simplificaciones de la compuerta
MOS
ideal, sin
trampas interfaciales
ni
cargas eléctricas en el óxi–
do y sin d iferencias de funciones trabajo.
104
Esta carga en el semiconductor tipo
p
está
formada por los iones de la zona desértica
Q8(Y)
y por los electrones de acumulación
Q~(Y).
Q,(y)
=
Q.(Y)
+
Q. (y)
El voltaje superficial en el semiconductor en
condición de fuerte inversión es:
donde
V(y)
es el voltaje entre un punto
y y
el
electrodo de fu ente (tierra). Combinando las
ecuaciones anteriores se obtiene la carga a lo
largo del canal:
Q,,(y) =-(V,-
V(y)-2'l'.)C,+
.J2E sqN,,(V(Y)
+
20/8]
(111.43)
donde o/aestá definido en la sección del capacitor
MOS
y
es función únicamente del semiconductor
empleado en el sustrato,
e
es la capacitancia del
óxido
y
Es
es la permisividad del semiconductor.
Al integrar desde
y
=
O
hasta
y
=
L con
V
=
O
hasta
V =
VD.
Ip-~ ~" C{(V, -2'l!.- ~p) vp
2~
3C,
((V
P
+2'l',)l- (2'l'.)l))
(111.44)
Para un valor dado de Ve, la corriente de
drenaje aumenta linealmente con el voltaje de dre–
naje (régimen lineal u óhmico)
y
paulatinamente
deja de aumentar hasta que alcanza un valor de
saturación (región de saturación) idéntico a la
curva experimental del transistor
MOSFET
presen·
tado en la sección de tecnología.
Cuando los voltajes de polarización deld rena·
je son pequeños, la ecuación anterior se puede
escribir de la siguiente forma:
10= ~(Ve -
Vr)Vo - y\fb)
2
~=r~'C,
