Formazione canale transistor Mosfet

[marcot1004]

Salve ragazzi ho alcuni dubbi nel processo di formazione del canale di un transistor MOSFET.

Da quello che ho capito, il processo avviene così:
Applicando una tensione al gate su di esso si accumula una carica positiva, che genera un campo Elettrico che allontana le lacune dalla superficie del semiconduttore. Si genera cosi una zona di svuotamento, in cui si ha carica negativa dovuta alla presenza degli ioni accettori.
Tuttavia la carica addensatasi sul metallo si concentra su uno strato superficiale, mentre nel semiconduttore cio' non e' possibile in quanto la densità di ioni fissi e' stabilita dal drogaggio eseguito sul substrato p, quindi si accumula su uno strato finito. La presenza di una carica e di un campo elettrico all'interno di uno strato finito di materiale causa una differenza di potenziale tra la superficie del semiconduttore e il resto del substrato. Ciò in termini di bande di energia si traduce in una deflessione delle bande in prossimità della superficie che avvicina la banda di conduzione al livello di fermi per cui si ha una maggiore densità di elettroni in banda di conduzione sulla superficie del semiconduttore. Quando la tensione tra gate e substrato supera una tensione di soglia, la carica accumulatasi in superficie del semiconduttore diventa rilevante ed è quindi possibile il passaggio di corrente dal Drain al source.

Ora veniamo ai dubbi che ho:
1) la carica che si addensa sul metallo e nella zona di svuotamento sono pari in modulo ma con segno opposto cosi che l'intera struttura rimanga neutra?
2) una volta che si forma il canale di elettroni, la carica dovuta al canale si accumula quasi interamente sulla superficie del semiconduttore e quindi, visto che la struttura deve restare neutra, una carica pari in modulo ma positiva si accumula anche sul metallo. Ora sul sedra smith dice che il gate e il canale costituiscono un condensatore a facce piane e parallele, tra le cui armature troviamo l'ossido che si comporta da dielettrico perfetto.
Per gate si intende la carica che si accumula a seguito della formazione del canale (pari in modulo alla carica del canale ma positiva) e non quella accumulatasi per la tensione che abbiamo applicato al gate per la formazione del canale giusto?

[Ianero]

1) la carica che si addensa sul metallo e nella zona di svuotamento sono pari in modulo ma con segno opposto cosi che l'intera struttura rimanga neutra?

Si, circa.

2) Per gate si intende la carica che si accumula a seguito della formazione del canale (pari in modulo alla carica del canale ma positiva) e non quella accumulatasi per la tensione che abbiamo applicato al gate per la formazione del canale giusto?

Entrambe, sono due condensatori in serie, di capacità diversa dovuta a effetti diversi.
Quella per cui vale la formula del classico facce piane e parallele è quella post-formazione canale.

[marcot1004]

Si, circa.

Circa perché non vi è con certezza di induzione completa?

Entrambe, sono due condensatori in serie, di capacità diversa dovuta a effetti diversi.
Quella per cui vale la formula del classico facce piane e parallele è quella post-formazione canale.

Quindi la prima capacità è quella che ha come armature la carica accumulata nel gate (ad opera della tensione applicatavi) e la carica degli ioni fissi non più neutralizzate
La seconda capacità ha invece come armature l'ulteriore strato superficiale di carica che si accumula nel metallo indotto dal canale di elettroni


Però quando calcoliamo la carica del canale che ci fornirà poi l'espressione della corrente in regione di triodo, noi consideriamo solo la seconda delle due giusto?

Inoltre mi domandavo un'altra cosa, proprio come avviene in un sistema di conduttori, le cariche che si generano sono dovute a induzione elettrostatica?

[Ianero]

Circa perché non vi è con certezza di induzione completa?

Anche, ma mi riferivo alle ricombinazioni/generazioni di portatori in zona svuotata nel silicio.

Quindi la prima capacità è quella che ha come armature la carica accumulata nel gate (ad opera della tensione applicatavi) e la carica degli ioni fissi non più neutralizzate
La seconda capacità ha invece come armature l'ulteriore strato superficiale di carica che si accumula nel metallo indotto dal canale di elettroni

Esatto.

Però quando calcoliamo la carica del canale che ci fornirà poi l'espressione della corrente in regione di triodo, noi consideriamo solo la seconda delle due giusto?

Sì.

Inoltre mi domandavo un'altra cosa, proprio come avviene in un sistema di conduttori, le cariche che si generano sono dovute a induzione elettrostatica?

No, sono dovute alla ricombinazione/generazione nella zona svuotata di silicio, comandata dal potenziale decrescente nel silicio.
Cerca: Schockley-Hall-Read.

[marcot1004]

Forse nell'ultima domanda sono stato poco chiaro, intendevo dire:
Esercitando un potenziale sul gate su di esso si accumula una carica positiva. Questa carica produce un campo elettrico che allontana le lacune generando la carica di ioni fissi nella zona di svuotamento.... quindi mi chiedevo se in pratica la carica dovuti agli ioni fissi non più neutralizzati che si genera avviene per un processo di induzione elettrostatica dovuta a quella che si accumula sul gate ad opera della tensione Vgs che esercitiamo.

Il modello SRH purtroppo non lo abbiamo fatto

[Ianero]

Sì.

[marcot1004]

Quindi suppongo che la stessa cosa valga per la carica che si accumula sul metallo a seguito della creazione del canale.....
Si forma il canale e si accumula sulla superficie del semiconduttore una carica negativa dovuta agli elettroni che ne induce una positiva sulla superficie del metallo di modulo pari a quella posseduta dal canale

Correggimi se sbaglio
Grazie mille per l'aiuto

[Ianero]

Non proprio.
Applichi il potenziale al gate, che induce potenziale nel silicio, che stimola i processi di ricombinazione-generazione.

[marcot1004]

Non proprio.
Applichi il potenziale al gate, che induce potenziale nel silicio, che stimola i processi di ricombinazione-generazione.

Questo però prima della formazione del canale, no?

nel senso una volta formatosi il canale io mi ritrovo con una carica negativa in "più" sulla superficie del semiconduttore, costituita proprio dagli elettroni del canale. Questa carica negativa in più non mi va ad indurre una carica pari di modulo ma positiva sul gate, cosi che tutto il complesso resti neutro?

[Ianero]

No.

Applichi una differenza di potenziale tra gate e body e cominci a svuotare il canale, scoprendo gli ioni.
Continui ad aumentare la ddp finché il potenziale nel silicio non raggiunge un valore tale da rendere predominante l'effetto della generazione su quello della ricombinazione all'interno del silicio.
A quel punto hai un canale di elettroni utilizzabile.

E' grazie alla tensione di gate che trovi un canale di elettroni, non il contrario.