Funzionamento mosfet in saturazione

[maxthepax]

salve a tutti!

mi sento abbastanza stupido a porre questa domanda banale ma non ho trovato alcuna spiegazione in giro.

Sui vari libri di testo viene scritto che il mosfet, ad esempio l' Nmos, funziona da interruttore chiuso quando la tensione fra gate e substrato è abbastanza forte da invertire il substrato nei pressi del gate e renderlo quindi dello stesso tipo del source e del drain creando un canale fra di essi. Può scorrere così corrente fra source e drain.

Ma se la tensione fra drain e source sovrasta la tensione fra gate e source, si avrà un effetto di saturazione. La saturazione è descritta come uno strozzamento del canale che si era formato fra source e drain. Cioè il canale non collega più source e drain ma parte dal source e si ferma nel cosiddetto punto di "pinch off". In saturazione la corrente di drain rimane costante e indipendente dalla tensione fra drain e source.

Ma com'è possibile che scorra corrente fra drain e source se il canale è interdetto!?!?

[g.schgor]

So di andare controcorrente, ma la mia osservazione è:
per chi deve utilizzare un componente , non è più utile
vederne le caratteristiche di funzionamento piuttosto che
cercare di interpretarne struttura?
Nel caso particolare mi sembra infatti più chiaro questo.

[maxthepax]

perfettamente d'accordo...ma se all'esame ti chiedono come funziona?

[g.schgor]

Non scholae, sed vitae discimus

[spud]

Resta il problema di passare l'esame

[g.schgor]

Si, ovviamente l'esame è importante, ma mi lascia perplesso
l'insistenza sulla "fisica" dei componenti che si dà all'Università
(argomento per i pochi specialisti che progettano integrati,
la grande maggioranza dovrebbe imparare ad usarli al meglio).

[IsidoroKZ]

perfettamente d'accordo...ma se all'esame ti chiedono come funziona?

Se ti chiedono come funziona, sei nei pasticci La ragione e` che di solito vengono date delle giustificazioni piu` o meno fantasiose di questo fenomeno, che aveva gia` incuriosito anche me quando l'avevo studiato. Di solito il prof che da` una spiegazione fantasiosa, perche' non e` uno specialista di MOS, non accetta le altre spiegazioni piu` o meno fantasiose e quindi sarebbe stato necessario seguire le lezioni e ricordare quanto ha detto :)

Ho sentito giustificare questo effetto in piu` modi, invocando il tunneling, oppure un effetto di feedback: se la conduzione si interrompesse non ci sarebbe piu` caduta lungo il canale e quindi riprenderebbe la conduzione, e il sistema si stabilizza nel punto di equilibrio. Oppure si puo` avere una saturazione di velocita` dei portatori...
Che cosa vi ha detto il vostro docente?

La spiegazione "neutra" che mi pare possa andare bene e` che una volta che il canale si e` ridotto a zero, dietro, verso il drain, c'e` una zona svuotata con un forte campo elettrico che accelera i portatori verso il drain.

[maxthepax]

grazie mille Isidoro per la risposta, dunque il problema non è così banale :)

premetto che studio ing informatica quindi a maggior ragione sostengo la tesi di schgor, secondo il prof leggeva dai lucidi riassuntivi del Rabaey quindi traete le vostre conclusioni...

Allora nel caso gli butto queste due teorie:
- campo elettrico: nel caso Nmos, il drain è sottoposto a potenziale positivo mentre il canale è sottoposto a potenziale negativo, e si crea un campo. Dunque gli elettroni partono dal source e raggiungono il punto di pinch-off. Arrivati qui vengono sparati verso il drain dal campo.
- feedback: il potenziale del canale nei pressi del drain raggiunge lo zero, gli elettroni si dileguano e il canale si interrompe. Non appena il canale si interrompe, non c'è più caduta di potenziale lungo il canale e dunque il potenziale nel punto di pinch-off ritorna al valore negativo riportando gli elettroni che servono per la creazione del canale.

Mi hai davvero risolto un dilemma.

Un ultima domanda dato che ci sono...nel diodo PN polarizzato direttamente, la regione di svuotamento si allarga o si restringe? anche qui nel rabaey non è chiaro...

[IsidoroKZ]

Lascia perdere il feedback perche' detto cosi` sembra un fenomeno ciclico, cosa che invece non e` (avevo detto che trova un punto di equilibrio, non che oscilla).

La regione di svuotamento in diretta si restringe. Che libro usate? Serve anche il titolo. E gia` che ci sei ateneo, facolta`, corso di laurea e materia.

[p4ngm4n]

Per questo argomento non basta un libro di elettronica (analogica o digitale che sia), ma c'è bisogno di entrare nel dettaglio approfondendo l'aspetto dei semiconduttori e del funzionamento del dispositivo.
A meno che non sia un esame di microelettronica o simili, non credo sarà fatta una domanda del genere