¿Cómo fluye la corriente de drenaje en un MOSFET cuando el canal se pincha?

La corriente aún puede fluir a través del "sustrato" aunque el canal esté atrapado. La razón por la que se satura es que habrá una región de mayor resistencia de tamaño proporcional al voltaje Drain-Source, y por lo tanto la resistencia de esta región será proporcional al mismo voltaje.

Pero como la corriente es voltaje / resistencia, la dependencia se cancelará y obtendrá una corriente "constante".

De Wiki (énfasis mío):

  

Aunque el canal conductor formado por el voltaje de la puerta a la fuente ya no conecta la fuente al drenaje durante el modo de saturación, las portadoras no bloquean el flujo. Al considerar nuevamente un dispositivo de modo de mejora de n canales, existe una región de agotamiento en el cuerpo de tipo p, que rodea el canal conductor y las regiones de drenaje y fuente. Los electrones que forman el canal tienen libertad para moverse fuera del canal a través de la región de agotamiento si son atraídos al drenaje por el voltaje de drenaje a la fuente. La región de agotamiento está libre de portadores y tiene una resistencia similar al silicio. Cualquier aumento del voltaje de drenaje a la fuente aumentará la distancia desde el drenaje hasta el punto de pinzamiento, aumentando la resistencia de la región de agotamiento en proporción al voltaje de drenaje a la fuente aplicada . Este cambio proporcional hace que la corriente de drenaje a la fuente permanezca relativamente fija, independientemente de los cambios en el voltaje de drenaje a la fuente, a diferencia de su comportamiento óhmico en el modo lineal de operación. Por lo tanto, en el modo de saturación, el FET se comporta como una fuente de corriente constante en lugar de como una resistencia, y puede usarse efectivamente como un amplificador de voltaje. En este caso, el voltaje de la puerta a la fuente determina el nivel de corriente constante a través del canal.

También, de la descripción de operación MOSFET , bajo saturación :

  

Dado que el voltaje de drenaje es mayor que el voltaje de la fuente, los electrones se dispersan y la conducción no se realiza a través de un canal estrecho, sino a través de una distribución de corriente más amplia, bidimensional o tridimensional que se aleja de la interfaz y se adentra en el sustrato. . El inicio de esta región también se conoce como aplastamiento para indicar la falta de una región del canal cerca del drenaje. Aunque el canal no se extiende por toda la longitud del dispositivo, el campo eléctrico entre el drenaje y el canal es muy alto y la conducción continúa.

@clabacchio explicó bien, pero aún podemos justificarlo con un campo eléctrico. Básicamente, en mosfet, dos campos eléctricos son generados por la tensión de la compuerta y la tensión de drenaje en el canal y perpendiculares entre sí. Cuando la tensión de drenaje llegó a Vp (tensión de salida), el canal se estrechó y se desconectó con el terminal de drenaje (N +). Ahora el campo eléctrico viene en la imagen:

E = V / distancia;

aquí, al disminuir el canal, el canal del terminal de origen permanece igual pero el terminal del drenaje desaparece por completo, por lo que el campo eléctrico cerca del drenaje es: E (puerta) = V / 0 = infinte o muy alto. y el campo eléctrico es directamente proporcional a la conductividad: Sigma = nqu E
si E es muy alto, incluso con el canal saliente, se produce un flujo de corriente constante más alto desde el drenaje a la fuente. Sigue habiendo la teoría u puede agregar desde la respuesta superior como I = V / R, v aumentando y r también aumenta, por lo que obtenemos un voltaje constante. Por favor, hágamelo saber si estoy equivocado.

El problema es uno de semántica.

"Pinched off" no significa pinchado cerrado. En cambio, es un término técnico; La etiqueta para un modo de funcionamiento. "Pinchoff" significa "el dispositivo funciona en modo de corriente constante". Podríamos haber elegido un término diferente, como saturación / corte de BJT, pero ahora estamos atascados con él.

Primero, con el voltaje de la compuerta reducido y el canal abierto, el canal tiene una resistencia mínima, con un voltaje cercano a cero entre el drenaje y la fuente; Actuando como un cortocircuito. A continuación, aumente el voltaje de la compuerta, de modo que la región de agotamiento invada el canal desde el lado. El canal se comporta como un material físicamente estrecho. Su resistencia aumenta.

Con una resistencia de drenaje presente y un aumento del voltaje de la compuerta, el voltaje a lo largo del canal aumenta al aumentar la resistencia del canal. Finalmente, crece lo suficientemente grande como para rivalizar con el voltaje de la compuerta que produjo la región de agotamiento. En ese punto, el "comportamiento de la resistencia" lineal se vuelve no lineal, y el canal comienza a comportarse como una fuente de corriente constante, en lugar de una resistencia simple. El modo de corriente constante se llama "Pinch-off". Pero el canal solo es estrecho, no está cerrado ni aplastado "

Para eliminar la confusión, quizás etiquetarlo como "modo no lineal?" "FlatPartOfTheGraph?" ¿Otras mejores etiquetas?

Durante el modo de corriente constante, el canal reducido se ha descompuesto y se está configurando mediante procesos de retroalimentación negativa que tienen lugar entre diferentes regiones a lo largo del canal. (Si fuera una retroalimentación positiva, el canal mostraría inestabilidad, "turbulencia" y se convertiría en un oscilador).

Con el canal estrechado y descompuesto, si se aumenta Vds, el patrón de voltaje del canal y los bordes de la zona de agotamiento cambian dinámicamente, haciendo que el canal estrecho se vuelva más largo. El canal más largo tiene mayor resistencia, con un efecto de autorregulación que produce una corriente constante independiente de los cambios de Vds.

Heh, aumente el voltaje de la compuerta lo suficiente, el canal se reduce a nada y la corriente de drenaje cae a cero. ¡El dispositivo entra en modo "cerrado por pinch"!

¿Hay una analogía hidráulica? ¿Qué tal dos globos siendo empujados juntos? Si soplamos aire comprimido entre un par de globos, es un par de zonas de agotamiento con un canal conductor entre. Empuje los globos y, cuando parezcan estar casi tocándose, se distorsionarán y emitirán un fuerte sonido de frambuesa. Ese es un canal inestable. Un canal FET real no oscilaría, sino que seguiría siendo estrecho, con globos aplanados que forman sus paredes paralelas. Aumente la alimentación de aire comprimido, y los globos cambian de forma, lo que hace que el canal sea más largo y la longitud aumente lo suficiente para mantener el flujo constante. Ahora presione los globos con más fuerza (Vgs más altos) y el canal se volverá uniformemente más estrecho. Al presionar los 'programas' de los globos, el efecto de corriente constante para una corriente más baja; disminuyendo el flujo.

Para globos, una alimentación de presión "Vds" más alta nunca puede forzar un flujo de "Id" más grande a través del canal. En cambio, los globos se distorsionan, ampliando la región plana, lo que aumenta la longitud del canal proporcional al aumento de la presión Vds. En un cierto voltaje los globos se romperían. Un puñetazo Vds.

PS

Me pregunto si los globos reales darían una característica de identificación constante. Incluso si estuvieran haciendo oscilaciones del sonido de la frambuesa, el aumento de la presión del aire comprimido cambiaría su forma y su oscilación, y podría terminar alargando el canal, impidiendo un aumento del flujo. Vaya y mida la presión de Vds, el flujo de identificación y la presión de Vgs de los globos que se mueven y se tambalean. Ignore la parte inestable de CA, y podría barrer las presiones y obtener experimentalmente un conjunto de curvas características para el primer Balloonistor de efecto de campo (FEB).