Mosfetlerde Drain ve Source hakkında

[z]

Ne oldu bir ara picproje olarak MOS üretecektik?

Substrate bacağı source bacağına bağlanmadan 4. bacak olarak dışarı alınmış bir mos hayal edin.

Böyle bir mosda drain ve source bacağı yer değiştirebilirmi?

Mantıken VGSO ve VGDO arasında uçurumsal fark var. Bu durumda gate levhası drainden çok çok uzak Sourcea çok çok yakın olması lazım. Haksızmıyım?

MOS yapısının anlatıldığı dokümanlarda gate, source ve drain'e simetri sağlayacak konumda gösteriliyor. Sabah sabah aklıma geldi ve kafam karıştı.



Mos yapısı üstteki gibi gösteriliyor. Bu durumda kırılma voltajları arasındaki bariz fark açıklanamaz.

Aşağıdaki kırılma voltajı açısından daha mantıklı bu kez de mosun işleme prensibi ile tezatlık oluşuyor.

[z]

Merağımı giderecek yok mu?

[fatih6761]

http://electronics.stackexchange.com/questions/72582/mosfet-why-the-drain-and-source-are-different

Özet: Yapıca aynılar. MOS modunda çalışmayı garantilemek için discrete elemanlarda body-source kısadevre ediliyor ve body-drain arasındaki depletion region ile body-source arasındaki farklı oluyor. Bu da (muhtemelen) bahsettiğiniz farka neden oluyor.

[z]

Çok nadiren SG ucu 4. uç olarak dışarı alınmış moslar üretiliyor. Bu moslarda drain ve source yer değiştirebilirmi? Mesela SG ile Draini bir birine bağlasam artık source bacağı Drain, Drain bacağını da source olarak kullanabilirmiyim?

Fakat asıl merak ettiği konu kırılma voltajı.



Mosun çalışma prensibi anlatılırken hep yukarıdaki çizim üzerinden konuşulur. Dikkat ederseniz gate izolasyon bölgesi drain ve source arasında simetrik durumda.

Fakat bir mosun VGSO değeri 20V civarında iken VGDO değeri 1000v bile olabiliyor.

O zaman mosun işleyişinin anlatıldığı çizim gerçeği yansıtmıyor.

Peki gerçek mosun yapısı nasıl o zaman?

Gerçekten kafa karıştırıcı bir durum var. Tamamen iletime geçmemiş bir mosda kanal boydan boya 0...VD aralığında, mesafeye göre değişen potansiyellere sahip. Kanal boyunca farklı potansiyeller etkisinde de izolasyonun kırılması lazım ama kırılmıyor.

RFci arkadaşlar 80'li yıllarda SG bacağı dışarı çıkartılmış 4 bacaklı, küçük sinyaller için RF moslar olduğunu hatırlıyorum. (Çift gateli mosdan ya da metal gövdeye bağlı pini olan moslardan bahsetmiyorum)

İnternette bakındım ama bir şey bulamadım. Mos ismi verebilecek varmı?

Edit:

Neyse güncel moslardan da varmış

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/mic94030.pdf

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BSS83_N.pdf

Koruma hep gate SG arası için yapılmış. İşte pislik buradan çıkacak.

[fatih6761]

Yapı simetrik görünüyor hocam.

Ayrıca linkini verdiğiniz BSS83_N datasheet'inde Note #1'de "Drain and source are interchangeable." demişler, demekki simetrik.

[z]

O notu çok iyi yakalamışsın hiç dikkatimi çekmemiş.

Verdiğin fotolardan görülüyorki gerçek mosun yapısı da  anlatımlarda gösterilen çizimin aynısı.

Peki bu durumda kırılma voltajları arasındaki farkı nasıl açıklayacağız?

[z]

Fix'in tuzağı Fix'in tuzağı.

[z]

Bir mosun Gate source arasına uyguladığımız voltajla kanalın derinliğini azaltıp çoğaltabiliyoruz.

Substrate ile source birbirine bağlı olduğu için böyle diyoruz.

Aslında şöyle demeliyiz.

Gate ile substrate bacağı arasına uyguladığımız voltajla kanalın derinliğini azaltıp çoğaltabiliyoruz.

Haksızmıyım?

[z]

@fatih6761

Hocam bu sorunun cevabını arayıp bulmak senin ödevin olsun. Buldun buldun bulamadın okulda yarıiletken hocasından öğrenip bizi de aydınlatırsın.

Anlaştık?

Sorunumuz: Kırılma voltajının farklı olmasının sebebi.

[fatih6761]

@z hocam BSS83'ün datasheet'inde kırılma voltajları eşit görünüyor. Yani kısa cevap yine gate-substrate bağlantısı bence.

Gate-substrate i bağlı olmayanda bir fark yok. Bağlı olanda gate-drain delinme voltajı sadece gate oxide tabakasının inceliğinden geliyor, gate-source arası delinme voltajı da source-subs. arasında oluşan diyodun delinme voltajından geliyor anladığım kadarıyla.

Edit: Hocam bu arada hiçbir datasheet'te gate-drain delinme voltajı göremedim. gate-source ve source drain var. Örnek olması açısından değer verebilir misiniz farka?

[z]

Benim kafama yatmıyor.

Diyelimki oksit tabaka 10v da deliniyor.

Substrate ve Source birbirine bağlı ise ve Gate Source arasına 5v verip mosu lineer bölgeye sokmuş olalım. Draine de 100v uygulayalım. Bu durumda kanalın tam ortası Source'a göre 50v potansiyeldedir. Eee burası zaten Gate olan potansiyele çok yakın (5v fark var). Bu durumda oksit tabakasının derhal delinmesi lazım.

Tamam draini sabit 100v da tutmak SOA dışına çıkmaya neden olabilir ama gate voltajını öyle ayarlarız ki SOA içinde kalır.

[fatih6761]

@z hocam gerçek bir mosfetin GS ve GD delinme voltajlarını nereden bulabiliriz?

[z]

Her mos için katalogda bu değerler verilmiyor. Fakat verildiği de oluyor.

En kötü ihtimal kendimiz ölçebiliriz.

Ben sanrım aradığım cevabı buldum.

Eğer MCU vs çiplerdeki MOSlardan bahsediyorsak silikon yapı oldukça simetrik.

Fakat ayrık moslardan bahsediyorsak  hiç de simetri yokmuş. Bu da aradığımız cevabı veriyor.

Aynı soru olmasa da konunun sonlarında aradığımız duruma açıklık getirilmiş.

http://electronics.stackexchange.com/questions/16289/why-is-a-mosfet-triggered-by-vgs-and-not-vgd

Behzad Razavi "Design of the analog CMOS integrated citcuits   Bu kitabı okumak lazım.

http://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-2/insulated-gate-field-effect-transistors-mosfet/