N-ਚੈਨਲ ਸੁਧਾਰ ਮੋਡ MOSFET - Olukey ਦੇ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਸਿਧਾਂਤ

(1) ID ਅਤੇ ਚੈਨਲ 'ਤੇ vGS ਦਾ ਨਿਯੰਤਰਣ ਪ੍ਰਭਾਵ

① vGS=0 ਦਾ ਕੇਸ

ਇਹ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਨਹਾਂਸਮੈਂਟ-ਮੋਡ ਦੇ ਡਰੇਨ d ਅਤੇ ਸਰੋਤ s ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਦੋ ਬੈਕ-ਟੂ-ਬੈਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਹਨ।MOSFET.

ਜਦੋਂ ਗੇਟ-ਸਰੋਤ ਵੋਲਟੇਜ vGS=0, ਭਾਵੇਂ ਡਰੇਨ-ਸਰੋਤ ਵੋਲਟੇਜ vDS ਨੂੰ ਜੋੜਿਆ ਗਿਆ ਹੋਵੇ, ਅਤੇ vDS ਦੀ ਧਰੁਵੀਤਾ ਦੀ ਪਰਵਾਹ ਕੀਤੇ ਬਿਨਾਂ, ਉਲਟ ਪੱਖਪਾਤੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਹਮੇਸ਼ਾ ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਕੋਈ ਸੰਚਾਲਕ ਚੈਨਲ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇਸ ਸਮੇਂ ਡਰੇਨ ਮੌਜੂਦਾ ID≈0 ਹੈ।

② vGS>0 ਦਾ ਕੇਸ

ਜੇਕਰ vGS>0, ਤਾਂ ਗੇਟ ਅਤੇ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ SiO2 ਇੰਸੂਲੇਟਿੰਗ ਲੇਅਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਉਤਪੰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਤਹ 'ਤੇ ਗੇਟ ਤੋਂ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵੱਲ ਨਿਰਦੇਸ਼ਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਲਈ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਰਿਪੇਲਿੰਗ ਹੋਲਜ਼: ਗੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ ਪੀ-ਟਾਈਪ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਿੱਚ ਛੇਕ ਦੂਰ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਚੱਲ ਸਵੀਕਾਰ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਆਇਨਾਂ (ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਆਇਨਾਂ) ਨੂੰ ਇੱਕ ਡਿਪਲੇਸ਼ਨ ਪਰਤ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਛੱਡ ਦਿੰਦੇ ਹਨ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰੋ: ਪੀ-ਟਾਈਪ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ (ਘੱਟ-ਗਿਣਤੀ ਕੈਰੀਅਰ) ਸਬਸਟਰੇਟ ਸਤਹ ਵੱਲ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

(2) ਸੰਚਾਲਕ ਚੈਨਲ ਦਾ ਗਠਨ:

ਜਦੋਂ vGS ਮੁੱਲ ਛੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ ਮਜ਼ਬੂਤ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਵੀ ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਕੋਈ ਸੰਚਾਲਕ ਚੈਨਲ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ vGS ਵਧਦਾ ਹੈ, ਵਧੇਰੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਪੀ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤਹ ਪਰਤ ਵੱਲ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜਦੋਂ vGS ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਮੁੱਲ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਹ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਗੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ P ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਇੱਕ N-ਕਿਸਮ ਦੀ ਪਤਲੀ ਪਰਤ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਦੋ N+ ਖੇਤਰਾਂ ਨਾਲ ਜੁੜੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ N-ਟਾਈਪ ਕੰਡਕਟਿਵ ਚੈਨਲ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇਸਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਦੀ ਕਿਸਮ ਪੀ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਉਲਟ ਹੈ, ਇਸਲਈ ਇਸਨੂੰ ਇੱਕ ਉਲਟ ਪਰਤ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਿੰਨਾ ਵੱਡਾ vGS ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਤਹ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਜਿੰਨਾ ਮਜ਼ਬੂਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, P ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ ਵੱਲ ਜ਼ਿਆਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਕੰਡਕਟਿਵ ਚੈਨਲ ਜਿੰਨਾ ਮੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਚੈਨਲ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਓਨਾ ਹੀ ਛੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਗੇਟ-ਸਰੋਤ ਵੋਲਟੇਜ ਜਦੋਂ ਚੈਨਲ ਬਣਨਾ ਸ਼ੁਰੂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਨੂੰ ਟਰਨ-ਆਨ ਵੋਲਟੇਜ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, VT ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਦਐਨ-ਚੈਨਲ MOSFETਉੱਪਰ ਚਰਚਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਇੱਕ ਸੰਚਾਲਕ ਚੈਨਲ ਨਹੀਂ ਬਣ ਸਕਦੀ ਜਦੋਂ vGS < VT, ਅਤੇ ਟਿਊਬ ਕੱਟ-ਆਫ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਸਿਰਫ਼ ਉਦੋਂ ਹੀ ਜਦੋਂ vGS≥VT ਇੱਕ ਚੈਨਲ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਕਿਸਮ ਦੀMOSFETਜਦੋਂ vGS≥VT ਨੂੰ ਇਨਹਾਂਸਮੈਂਟ-ਮੋਡ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਇੱਕ ਸੰਚਾਲਕ ਚੈਨਲ ਬਣਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈMOSFET. ਚੈਨਲ ਬਣਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਇੱਕ ਡਰੇਨ ਕਰੰਟ ਉਤਪੰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਫਾਰਵਰਡ ਵੋਲਟੇਜ vDS ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ID 'ਤੇ vDS ਦਾ ਪ੍ਰਭਾਵ, ਜਦੋਂ vGS>VT ਅਤੇ ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਮੁੱਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਕੰਡਕਟਿਵ ਚੈਨਲ ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ID 'ਤੇ ਡਰੇਨ-ਸਰੋਤ ਵੋਲਟੇਜ vDS ਦਾ ਪ੍ਰਭਾਵ ਜੰਕਸ਼ਨ ਫੀਲਡ ਇਫੈਕਟ ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਚੈਨਲ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਡਰੇਨ ਮੌਜੂਦਾ ID ਦੁਆਰਾ ਤਿਆਰ ਕੀਤੀ ਵੋਲਟੇਜ ਡ੍ਰੌਪ ਚੈਨਲ ਅਤੇ ਗੇਟ ਦੇ ਹਰੇਕ ਬਿੰਦੂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਵੋਲਟੇਜ ਨੂੰ ਹੁਣ ਬਰਾਬਰ ਨਹੀਂ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਸਰੋਤ ਦੇ ਨੇੜੇ ਸਿਰੇ 'ਤੇ ਵੋਲਟੇਜ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ ਚੈਨਲ ਸਭ ਤੋਂ ਮੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਡਰੇਨ ਦੇ ਸਿਰੇ 'ਤੇ ਵੋਲਟੇਜ ਸਭ ਤੋਂ ਛੋਟਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਮੁੱਲ VGD=vGS-vDS ਹੈ, ਇਸਲਈ ਚੈਨਲ ਇੱਥੇ ਸਭ ਤੋਂ ਪਤਲਾ ਹੈ। ਪਰ ਜਦੋਂ vDS ਛੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (vDS