Hallo Leute, Ich habe ein Verständnisproblem hinsichtlich der Funktionsweise eines n-Kanal selbstsperrenden Mosfets. Wenn man am Gate- und Drainanschluss eine positive Spannung anlegt und an Bulk und Source eine negative Spannung. Dann werden ja die Elektronen vom Gate aus dem Bulk angezogen, aber können nicht ins Gate rein (wieso eigentlich?), stattdessen rekombinieren sie mit den Löcher des p-Si Substrats und werden zu Raumladungszonen. Meine Frage ist jetzt wie genau der n-Kanal entsteht. In erster Linie kommt es ja zu einer Verarmung von Löchern, weil diese rekombinieren, aber es werden immer noch Elektronen vom Gate angezogen. Lagern sich die Elektronen über diese Raumladungszone an oder wie kann man das verstehen? Oder ist der Kanal unabhängig von der Raumladungszone schon da, bedingt durch die Elektronen aus dem Bulk, die vom Gate angezogen werden? Vielen Dank im Voraus Xrill
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>Dann werden ja die Elektronen vom Gate aus dem Bulk angezogen, aber >können nicht ins Gate rein (wieso eigentlich?), stattdessen Na weil beim Mosfet das Gate isoliert ist. Deswegen das MO in MOSFET ...
Ja danke, habe nocht daran gedacht, dass es ja wie beim Kondensator ist mit der Isolierschicht. Okey zweiter Versuch. "Bei relativ kleinen positiven Gatespannungen werden die positiv geladenen Majoritäts- ladungsträger (Löcher) durch das elektrische Feld von der Halbleiteroberfläche in das Substrat zurückgedrängt und hinterlassen negativ geladene Akzeptoren, die eine Raum- ladungszone erzeugen." (Aktive elektronische Bauelemente von L. Stiny) Den Part die Löcher hinterlassen ihre Akzeptoren verstehe ich nicht. Bei p dotierten Hableitern fehlt Dem Akzeptoratom ein Elektron, wieso hinterlassen die Löcher ihre Akzeptoren und was wird aus diesen Löchern? Ein neutrales Atom?
Xrill schrieb: > Den Part die Löcher hinterlassen ihre Akzeptoren verstehe ich nicht. Bei > p dotierten Hableitern fehlt Dem Akzeptoratom ein Elektron, wieso > hinterlassen die Löcher ihre Akzeptoren und was wird aus diesen Löchern? "Tiefgekühlte" Akzeptoren sind elektrisch neutral, aber ihnen fehlt ein Elektron um ihre Elektronenorbital "voll" zu machen. Bei Raumtemperatur sind die Akzeptoren nicht neutral sondern durch die thermische Energie ionisiert: sie haben ein Elektron aus dem Valenzband aufgenommen, und das nun dort fehlende Elektron wird als Loch betrachtet, das sich im Valenzband frei bewegen kann. (Der nunmehr negativ geladene Akzeptor kann sich nicht frei bewegen, weil er fest im Kristallgitter eingebunden ist). Solange die frei beweglichen Löcher nicht durch äußere Einflüsse von den negativen Akzeptoren "weggetrieben" werden, ist das gesamte Gebiet immer noc neutral: es gibt genau so viele positive Löcher wie negative Akzeptoren, so dass im Mittel keine Ladung über ist. Aber wenn du eine positive Spannung ans Gate legst, "weichen" die beweglichen Löcher aus und entfernen sich vom Gate, die festsitzenden Akzeptoren bleiben zurück und laden das Gebiet negativ auf (so haben wir unsere Raumladungszone). Xrill schrieb: > Meine Frage ist jetzt wie genau der n-Kanal entsteht. Um das zu verstehen musst du imho die Verbiegung des Leitungsbands durch die Raumladung betrachten und mit dem Begriff Inversion klarkommen. Das ist in Lehrbüchern besser erklärt als es in einem Forum möglich ist. Nur ganz knapp zusammengefasst: wenn die Raumladungszone immer größer wird (und die Verbiegung des Bands immer stärker), dann können irgendwann Elektronen aus der n-dotierten Source ins Leitungsband unter dem Gate gelangen und dort einen Stromfluss zwischen Source und Drain ermöglichen (und das nennt sich dann n-Kanal).
Vielen Dank. Das mit der Inversion habe ich jetzt auch soweit nachgeschaut. Nur verstehe ich nicht warum der Kanal auf Source Gate Seite besser/mehr ausgeprägt ist, als auf der Gate Drain Seite. Bzw warum die Raumladungszone auf Source Gate Seite geringer ist als Gate Drain.
Xrill schrieb: > Nur > verstehe ich nicht warum der Kanal auf Source Gate Seite besser/mehr > ausgeprägt ist, als auf der Gate Drain Seite. Das liegt daran, dass das Drain normalerweise auf einem anderen Potential liegt als die Source (hält man beide auf dem selben Potential, dann ensteht der Kanal "auf beiden Seiten gleichzeitig"). Aber normalerweise liegt beim n-FET das Drain auf einem höheren Potential als die Source. Das Potential ist also im Kanalgebiet nicht überall gleich, sondern zwischen Drain und Source fällt über das Kanalgebiet eine Spannung ab. Wenn man die Gatespannung erhöht, dann ist die Bedingung für die Ausbildung des Kanals zuerst auf der Gateseite erfüllt (und der Transistor kommt über die Schwelle und beginnt zu leiten). Erst wenn die Gatespannung um U_th oberhalb der Drainspannung liegt ist auch auf der Drainseite die Bedingung zur Bildung des Kanals erfüllt (und der Transistor geht über vom Abschnür- in den Widerstandsbetrieb).
Danke dir für deine Hilfe. Auf wikipedia habe ich gesehen, dass bei Sättigung der Kanal abgeschnürrt wird. Wenn ich jetzt aber auf die Kennlinie im Sättigungsbereich gucke, fließt trotzdem ein Strom, der aber jetzt mit steigendem Uds nicht mehr zunimmt. Wie kann das denn sein. Ich dachte die beiden n Gebiete müssten über einen Kanal verbunden sein, damit ein Strom fließt.
Ah habe es gerade im Halbleiterschaltungstechnik Buch von Tietze und Schenk nachgelesen. Die Frage hat sich erledigt. Aber dafür steklt sich mir eine andere Frage, wieso kommt es zur Abnahme der Elektronendichte im Kanal?
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