Mosfet-Schwellenspannung

Aus der MOS-Theorie wissen wir, dass im Fall eines P-Substrats eine Gate-Bulk-Spannung, die höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, eine Inversionsschicht erzeugt, in diesem Fall aus negativen Ladungen. Dies ist auch in Wikipedia ( https://en.m.wikipedia.org/wiki/MOSFET ) beschrieben .

Aber wir betrachten immer die Spannung zwischen Gate und Source als Schwellenspannung, und dies scheint im Gegensatz zu der vorherigen Beschreibung zu stehen. Die Antwort kann nicht lauten (wie mir jemand sagte) "Source- und Bulk-Terminals sind oft miteinander verbunden", es gibt eine tiefere Analyse.

Betrachten wir zum Beispiel eine Durchgangstransistorschaltung mit einem N-Kanal-MOSFET ( Linkbeschreibung hier eingeben ).

Das Eingangssignal wird am Drain gesendet und das Ausgangssignal an der Source abgegriffen. Sein Maximalwert ist VDD - Vthreshold, da ab diesem Wert die Vgs-Spannung niedriger als Vthreshold wäre, wie wir aus der Theorie wissen. Aus dieser Analyse verstehen wir, dass die Spannung, die einen NMOSFET einschaltet, die zwischen Gate und Source ist. Und hier ist die Source nicht mit Bulk verbunden, der auf GND liegt. Dies stimmt nicht mit der MOS-Theorie überein.

Welche Spannung schaltet also einen NMOSFET ein?

@TemeV Ich entschuldige mich, wenn Sie meinen Kommentar unhöflich fanden! Es hat nicht sollen sein...

Antworten (3)

Sie sollten wissen, dass die Elektronen für die Inversionsschicht, die unter dem Gate gebildet wird, folglich vom Source-Anschluss des MOSFET kommen, es ist der v G S das schaltet einen n-MOS ein. Aber die Potentialbarriere zwischen der Quelle und dem Volumen hängt vom Volumenpotential ab. Daher hängt die Schwellenspannung selbst davon ab (Bulk-Potential), bekannt als Body-Effekt.
Sie können hier mehr darüber lesen: https://en.wikipedia.org/wiki/Threshold_voltage

Aber warum steht in der Metall-Oxid-Halbleiter-Theorie geschrieben, dass die Inversionsschicht im Substrat auf die Gate-Bulk-Spannung zurückzuführen ist?
Außerdem, warum kommen Elektronen von der Quelle und nicht von der Senke?
@Kinka-Byo Können Sie auf eine Quelle verweisen, die besagt, dass die Inversionsschicht aufgrund der Gate-Bulk-Spannung gebildet wird?
Ja, zum Beispiel der Wikipedia-Link, den ich in die Frage eingefügt habe, das ist dieser ( en.m.wikipedia.org/wiki/MOSFET ), im Abschnitt "Betrieb".
@Kinka-Byo Dieser Abschnitt ist für MOS-Kondensatoren, bei denen es keine Source (und Drain) gibt, sodass die Elektronen tatsächlich aus der Masse kommen müssen. Aber der Betrieb ist anders für MOS-FET.
Ah ok, das habe ich nicht bedacht. Aber warum kommen Elektronen von Source und nicht von Bulk oder Drain?
Dazu müssen Sie sich die Energiebanddiagramme ansehen ... Kurz gesagt, die Quelle hat mehr Elektronen als die Masse und daher ist die Potentialbarriere für Elektronen von der Quelle vergleichsweise geringer ... Ich empfehle Ihnen, das Buch MOS Transistor von Tsividis zu lesen.
Okay, vielen Dank

Einige FlipFlops verwenden PassGates, um zwischen Feedback (Speichern eines Bits) und Update (Ändern des Bits) umzuschalten.

Die PassGates sehen so aus

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Beachten Sie, dass die FETs 4-polig sind. Wenn das Signal variiert, variiert die Gate-Kanal-Spannung und der Kanalwiderstand variiert, und die FF-Setup/Hold-Zeiten variieren.

Das Eingangssignal wird am Drain gesendet und das Ausgangssignal an der Source abgegriffen. Sein Maximalwert ist VDD - Vthreshold, da ab diesem Wert die Vgs-Spannung niedriger als Vthreshold wäre, wie wir aus der Theorie wissen. Aus dieser Analyse verstehen wir, dass die Spannung, die einen NMOSFET einschaltet, die zwischen Gate und Source ist. Und hier ist die Source nicht mit Bulk verbunden, der auf GND liegt. Dies stimmt nicht mit der MOS-Theorie überein. Welche Spannung schaltet also einen NMOSFET ein?

Ich schätze, Sie haben vergessen oder niemand hat es Ihnen gesagt, dass sich Mosfets in einem leitenden Zustand befinden. Es gibt zwei Arten von Anreicherungsmodus (bei 0 Leitung) und Verarmungsmodus (bei 100 % Leitung). Das Gate erhöht den Strom bei Typen im Anreicherungsmodus (Einschalten), während das Gate den Strom bei Verarmung (Ausschalten) verringert. Der Gate-Vorspannungsbetrieb hängt von der Art des Gate-Kanals und dem Betriebsmodus ab, in dem er betrieben wird. Für einen N-Typ haben Vorrichtungen im Anreicherungsmodus positive Schwellenwerte und Vorrichtungen im Verarmungsmodus haben negative Schwellenwerte; für einen P-Typ, Anreicherungsmodus negativ, Verarmungsmodus positiv.

Der Gate-Zustand ist der Gate-Zustand, und wenn Ihr Beispiel N-Kanal-Mosfets im Verarmungsmodus verwendet, würde das Gate dort schwebend knapp über der Schwelle sitzen und Strom fließen lassen, bis das Gate geerdet oder eine negative Gleichspannung angelegt ist.

Ich denke, das OP versteht das gut. Sie gaben an, dass "eine Spannung über einem bestimmten Schwellenwert eine Inversionsschicht erzeugt", was eindeutig darauf hinweist, dass es sich um einen Anreicherungs-MOSFET handelt. Was bedeutet andererseits "der Gate-Zustand ist der Gate-Zustand"? Es ist nicht das Gate, das bestimmt, ob ein Gerät eine Anreicherung oder Verarmung aufweist, sondern die Dotierung des darunter liegenden Siliziums.
Gate hat darauf keinen Einfluss. Ich denke, er denkt, dass sich alle wie Verbesserungs-Mosfets verhalten, aber um seine Frage noch mehr zu verwirren, hat das Beispiel das auch nicht angegeben. Ich denke nur, dass das OP nicht weiß, dass es Mosfets "always on" sowie "always off" -Typen gibt. [Bearbeitet von einem Moderator]
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