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Caratterizzazione sperimentale di un Power-Mosfet agli effetti della Temperatura

Estratto della Tesi di Silvio Di Rosa

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13 gate, sovrapposto ad uno strato isolante, solitamente biossido di silicio, che prende il nome di ossido di gate. Il biossido di silicio presenta eccellenti caratteristiche isolanti e può essere ottenuto facilmente tramite ossidazione termica del sottostante substrato in silicio. Il silicio utilizzato è di tipo estrinseco, ovvero drogato con atomi di impurità. Si possono distinguere allora due tipi di MOSFET: il transistor NMOS o a canale n, formato da regioni di drain e source di tipo n+ circondate da un substrato di tipo p, e il transistor PMOS o a canale p, con substrato di tipo n e regioni di source e drain di tipo p+. Nei primi, la corrente è costituita dagli elettroni che si muovono nel canale di tipo n dal source al drain, nei secondi la corrente è costituita da lacune che attraversano il canale di tipo p. In particolare,la tensione applicata al terminale di gate determina se e quanta corrente scorre tra i poli di source e drain. Il substrato rappresenta il quarto terminale del transistor e presenta l’unico effetto di modulare le caratteristiche e i parametri del dispositivo. Quando viene applicata al gate una tensione maggiore di un determinato valore critico (la tensione di soglia V T ), si forma un canale conduttivo tra drain e source. In presenza di una differenza di potenziale tra questi, si ha un flusso di corrente. La conducibilità del canale è modulata dalla tensione di gate: maggiore è la differenza di tensione tra gate e source, minore è la resistenza del canale conduttivo e quindi maggiore è la corrente. Quando la tensione di gate è minore della tensione di soglia, il canale conduttivo non è presente. Per la derivazione del modello statico del transistor MOS possiamo focalizzare l’attenzione sul dispositivo NMOS (tutte le considerazioni sono valide anche per il PMOS, con l’unica accortezza di invertire la polarità delle tensioni e la direzione delle correnti). Consideriamo dapprima il caso di una tensione Vgs negativa e drain, source e body connessi a massa. Il drain ed il source sono connessi tra loro da due giunzioni pn in serie con l’anodo in comune (configurazione back-to-back). È importante che tali diodi siano polarizzati inversamente durante il normale funzionamento del transistor (per evitare l’iniezione di portatori nel substrato) e ciò si può ottenere polarizzando opportunamente il body, connettendolo a massa nei dispositivi NMOS e alla tensione positiva di alimentazione nei PMOS. Nelle condizioni di polarizzazione ipotizzate, si verifica, all’interfaccia ossido-silicio, un accumulo di lacune (cariche positive), che può essere assimilato ad una distribuzione superficiale, conseguente ad un accumulo di elettroni sul gate (condizione detta di accumulamento). Man mano che la tensione Vgs aumenta, le lacune mobili vengono respinte e la zona sotto il gate risulta completamente svuotata da portatori liberi: si forma quella che viene chiamata regione di svuotamento. Superato un determinato valore critico da parte di Vgs, si ha l’inizio di un fenomeno conosciuto con il nome di forte inversione: la superficie del semiconduttore infatti si inverte e diviene di tipo n, determinando la formazione di uno strato superficiale di cariche negative, provenienti da fenomeni di generazione elettrone-lacune all’interno della regione di svuotamento sottostante e dalle diffusioni di source e drain, in definitiva un vero e proprio canale che collega le due diffusioni.
Estratto dalla tesi: Caratterizzazione sperimentale di un Power-Mosfet agli effetti della Temperatura

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Caratterizzazione sperimentale di un Power-Mosfet agli effetti della Temperatura

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Informazioni tesi

  Autore: Silvio Di Rosa
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2016-17
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Meccatronica
  Relatore: Alessandro Sona
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 92

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