Por lo tanto, se forma una región de agotamiento porque los agujeros en el sustrato p se agotan por la carga negativa creada en la interfaz de óxido de la puerta (no estoy seguro de esto). Aquí se crean electrones pero están inmóviles porque se han vuelto a combinar con los agujeros en el sustrato p.
No. Te veo despues. Los aceptadores ionizados son aquellos que no pueden moverse.
Ahora, cuando aumentamos el voltaje de la Puerta igual al voltaje de Umbral (Vth), aún se crean más electrones debajo del óxido que no puede tener agujeros para recombinarse ya que hay una barrera de la región de agotamiento (creada por el paso 1) para alcanzar la próximo agujero. Por lo tanto, estos electrones son móviles en la interfaz entre el sustrato y el óxido. Esta es una capa de electrones móviles que forman una capa de inversión.
Sí, se generan electrones, pero ver más adelante.
La aplicación de un potencial positivo en el terminal Gate crea electrones libres en la interfaz entre el sustrato y el óxido.
Es una forma muy simple de ver esto. Por cierto, el potencial debe ser positivo con respecto al volumen.
La capa de inversión se crea solo debido a la estructura M-O-S (sin influencia de la fuente o las regiones de drenaje).
En un condensador MOS sí, ya que no hay n ++ . Los electrones se crean debido a la tasa de generación de pares de agujeros de electrones no cero (que es un fenómeno muy lento). En un nMOSFETs, la fuente inyectará los electrones. Es por eso que los MOSFET pueden ejecutarse a muchos GHz.
Cómo funciona
Primero consideremos un capacitor nMOS. Lo que no es lo mismo de un nMOSFET, mencionado en el título (que también tiene una diferencia fundamental: las n difusiones ++ ).
Cuando se aplica un voltaje de compuerta positivo "pequeño" con respecto al volumen, ("pequeño" para que el potencial de superficie \ $ \ phi_s < \ phi_f \ $), los agujeros sean barridos de la interfaz por el campo eléctrico, dejando algunos de los aceptadores ionizados (es decir, cargados negativamente). Tales iones no pueden moverse, por lo tanto, la carga es "fija". \ $ Q_B \ $ crecerá al aumentar el voltaje de puerta a volumen.
Cuando \ $ \ phi_s = \ phi_f \ $, los iones por sí solos no pueden equilibrar la cantidad requerida de carga negativa, dictada por la distribución de Fermi-Dirac. Por lo tanto, los electrones comenzarán a acumularse cerca de la interfaz.
¿De dónde vienen estos electrones?
De hecho, se podría decir: no solo el semiconductor es de tipo p (los electrones no pueden ser inyectados por el suministro de energía en el volumen), sino que también hay una región de agotamiento.
Bueno, en un semiconductor en equilibrio, la recombinación y la generación de pares de electrodo-agujero se producen con la misma frecuencia. Si hay una perturbación, uno de los dos mecanismos prevalecerá, hasta que se alcance nuevamente el equilibrio. De ahí vienen tus electrones. Los hoyos serán barridos por el campo.
Por cierto, este proceso de generación será muy lento , y es por eso que el efecto de la capa de inversión no puede verse mediante mediciones de C-V de frecuencia "alta" (decenas de Hz).
Un aumento adicional del voltaje de la compuerta inducirá un aumento adicional de \ $ \ phi_s \ $, con más y más electrones acumulados (la región de agotamiento aún crece). Hasta que \ $ \ phi_s < 2 \ cdot \ phi_f \ $, la densidad electrónica es más pequeña que la densidad del dopante y "se pueden ignorar". Convencionalmente, dejamos de "descuidar" los electrones móviles cuando su densidad es igual a la densidad del dopante. Llamamos a ese punto inversión (su paso 2 ).
Para voltajes de compuerta aún más altos, la densidad de electrones aumentará mucho más rápido (exponencialmente) con respecto a la región de agotamiento. Por lo tanto, podemos asumir que la región de agotamiento deja de crecer y que la carga depende linealmente de \ $ V_ {GB} -V_ {TH} \ $.
En cambio, en un nMOSFET , los electrones de la capa de inversión son inyectados rápidamente por la fuente n ++ (tenga en cuenta que en un MOSFET simétrico plano, la fuente es Distinguido por el drenaje solo por su potencial). Es por esto que los nMOSFET son muy rápidos.
