ทำไม MOSFET Pinchoff เกิดขึ้น

คำถามนี้เกี่ยวกับการเสริม MOSFET แบบ n จากสิ่งที่ฉันเข้าใจชั้นผกผันจะเกิดขึ้นใต้ชั้นฉนวนใต้เกตของ MOSFET เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับประตู เมื่อแรงดันไฟฟ้านี้เกินกว่า , แรงดันไฟฟ้าเริ่มต้น ชั้นผกผันนี้ช่วยให้อิเล็กตรอนไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ หากแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้ในตอนนี้บริเวณผกผันจะเริ่มลดลงและในที่สุดมันก็จะเรียวลงมากจนจะบีบได้เมื่อมีการบีบออก (ไม่สามารถหดตัวได้ในระดับความสูง) จากนั้นจะเริ่มลดขนาดความยาว (ความกว้าง) ให้ใกล้กับแหล่งที่มา $V_\mathrm{T}$ $V_\mathrm{DS}$

คำถามของฉันคือ:

สิ่งที่ฉันพูดถูกต้องหรือไม่?
เหตุใดการปิดหยิกจึงเกิดขึ้น ฉันไม่เข้าใจสิ่งที่หนังสือของฉันพูด มันบอกอะไรบางอย่างเกี่ยวกับสนามไฟฟ้าที่ท่อระบายน้ำที่เป็นสัดส่วนกับประตู
ฉันเข้าใจว่าเมื่อ MOSFET อิ่มตัวชั้นการพร่องจะเกิดขึ้นระหว่างบิตที่บีบออกและท่อระบายน้ำ กระแสไหลผ่านส่วนที่หมดลงไปยังท่อระบายน้ำได้อย่างไร ฉันคิดว่าเลเยอร์พร่องไม่ได้ดำเนินการ ... เหมือนในไดโอด ...

transistors mosfet pn-junction

— user968243
แหล่งที่มา

คำอธิบายของคุณถูกต้อง: เนื่องจากหากเราใช้แรงดันไฟฟ้าระบายออกจากแหล่งกำเนิดขนาดหรือสูงกว่าช่องจะบีบออก $V_{GS}>V_T$ $V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$

ฉันจะพยายามอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นที่นั่น ฉันสมมุติว่า n-type MOSFET ในตัวอย่าง แต่คำอธิบายยังถือสำหรับ MOSFET ชนิด p (ด้วยการปรับบางอย่างแน่นอน)

เหตุผลในการบีบออก:

ลองคิดถึงศักย์ไฟฟ้าตามช่องทาง: มันเท่ากับใกล้กับต้นกำเนิด มันเท่ากับใกล้กับ Drain ยังจำได้ว่าฟังก์ชั่นที่มีศักยภาพจะต่อเนื่อง ข้อสรุปทันทีจากสองข้อความข้างต้นคือการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในรูปแบบถึงตามช่องทาง (ขอให้ฉันเป็นแบบไม่เป็นทางการและใช้คำว่า "ศักย์" และ "แรงดันไฟฟ้า" สลับกันได้) $V_S$ $V_D$ $V_S$ $V_D$

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

$V_{GS}$ $V_{DS}$

$V_{SAT}=V_{GS}-V_{T}$ $V_{eff}=V_{GS}-V_{SAT}=V_T$

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

เกิดอะไรขึ้นระหว่างจุดปิดหยิกและท่อระบายน้ำ:

แรงดันไฟฟ้าแบบ Gate-to-Substrate ในพื้นที่นี้ไม่เพียงพอสำหรับการก่อตัวของชั้นผกผันดังนั้นพื้นที่นี้จึงหมดลงเท่านั้น (ตรงข้ามกับคว่ำ) ในขณะที่ภูมิภาคพร่องไม่มีผู้ให้บริการมือถือไม่มีข้อ จำกัด ในการไหลของกระแสผ่านมัน: หากผู้ให้บริการเข้าสู่ภูมิภาคพร่องจากด้านหนึ่งและมีสนามไฟฟ้าทั่วทั้งภูมิภาค - ผู้ให้บริการนี้จะถูกลากโดยสนาม นอกจากนี้ผู้ให้บริการที่เข้าสู่ภูมิภาคพร่องนี้มีความเร็วเริ่มต้น

ทั้งหมดข้างต้นเป็นจริงตราบเท่าที่ผู้ให้บริการที่มีปัญหาจะไม่รวมตัวกันอีกครั้งในภูมิภาคพร่อง ใน n- ประเภท MOSFET ภูมิภาคพร่องขาด p- ประเภทผู้ให้บริการ แต่ในปัจจุบันประกอบด้วย n- ประเภทพาหะ - นี่หมายความว่าความน่าจะเป็นที่จะรวมตัวกันของผู้ให้บริการเหล่านี้อยู่ในระดับต่ำมาก

บทสรุป: ผู้ให้บริการที่เรียกเก็บที่เข้าสู่ภูมิภาคพร่องนี้จะถูกเร่งโดยสนามทั่วภูมิภาคนี้และในที่สุดก็จะถึงท่อระบายน้ำ โดยทั่วไปแล้วกรณีที่สภาพต้านทานของภูมิภาคนี้อาจถูกเพิกเฉยอย่างสิ้นเชิง (เหตุผลทางกายภาพสำหรับเรื่องนี้ค่อนข้างซับซ้อน - การสนทนานี้เหมาะสมกว่าสำหรับฟอรัมฟิสิกส์)

หวังว่านี่จะช่วยได้

— Vasiliy
แหล่งที่มา

V_{D S}

$V_\mathrm{DS}$

ไม่คราวนี้คำอธิบายของคุณผิด กลับไปที่คำจำกัดความของตัวเก็บประจุ MOS: ยิ่งมีความแตกต่างระหว่างประตูกับพื้นผิวมากเท่าไหร่ประจุยิ่งสะสมมากก็จะสะสมใต้เกต (ค่าผกผัน) เมื่อไม่มีแรงดันจากแหล่งระบายความต่างศักย์นี้คงที่ อย่างไรก็ตามเมื่อคุณใช้ศักยภาพที่สูงขึ้นในการระบายออกศักยภาพของวัสดุพิมพ์ใกล้กับท่อระบายน้ำก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน การยกระดับศักยภาพของวัสดุพิมพ์ในท้องถิ่นนำไปสู่การลดแรงดันไฟฟ้าแบบ Gate-to-Substrate ในท้องถิ่นซึ่งจะทำให้ประจุมีการผกผันน้อยลง (และในที่สุดก็ถึงการบีบปิด)

— Vasiliy

อ่าใช่แล้วแรงดันจาก Drain to Source ตรงข้ามกับแรงดัน Gate to Substrate และการต่อต้านนี้เด่นชัดมากใกล้กับ Drain และเด่นชัดใกล้กับแหล่งกำเนิด ฉันเดาว่ามันเป็นเพราะเหตุนี้ที่เมื่อแรงดันไฟฟ้าสู่แหล่งที่มาเท่ากับแรงดัน Gate to Substrate แรงดันไฟฟ้าที่ Drain จะตรงข้ามกับแรงดัน Gate to Substrate อย่างเต็มที่ทำให้ชั้นการผกผันเล็ก ปิด) ใกล้กับท่อระบายน้ำ ขอบคุณมากสำหรับสิ่งนี้คุณได้ทำให้ชัดเจนยิ่งกว่าหนังสือของฉัน!

— user968243

V_{S A T} = V_{G S} - V_{T}

$V_{SAT}=V_{GS}-V_T$

ขอบคุณ Vasiliy สำหรับคำตอบของคุณ สิ่งที่ฉันอยากจะถามคุณคือไม่ว่าจะใช้สำหรับโหมดพร่อง nMOS หรือมันถือเฉพาะสำหรับทรานซิสเตอร์โหมดเพิ่มประสิทธิภาพ? ฉันหวังว่าคุณเข้าใจ.