A3 Efeitos de canal curto (MOSFET)

Tópico

Quando o comprimento do canal deste MOSFET diminui para um nível comparável à região de depleção das junções de fonte e dreno, a tensão de limiar deste MOSFET sofre um efeito de atenuação (roll-off) com o mesmo comprimento de canal. À medida que essas duas regiões de depleção — as junções de fonte e dreno — ocupam uma fração crescente deste canal já encurtado, elas sozinhas absorvem uma porção da carga que, em um canal mais longo, seria totalmente controlada pelo gate do MOSFET. Consequentemente, o gate requer uma tensão de limiar menor para completar a inversão do canal restante. Um encurtamento adicional deste canal faz com que essas regiões de depleção ocupem uma fração ainda maior do canal, resultando em uma atenuação mais acentuada da tensão de limiar.

A tensão dreno-fonte deste MOSFET, quando suficientemente alta através deste canal já encurtado, induz uma redução adicional da barreira de potencial que controla a formação deste canal no lado da fonte. Esse mesmo efeito, a redução da barreira induzida pelo dreno, faz com que a região de depleção do dreno, à medida que se aproxima suficientemente da região de depleção da fonte dentro desse canal já em curto-circuito, diminua diretamente essa barreira de potencial no lado da fonte, sem exigir nenhuma tensão adicional aplicada ao gate desse MOSFET para atingir a mesma redução. Uma tensão dreno-fonte mais alta nesse mesmo canal já em curto-circuito resulta em uma maior redução da barreira induzida pelo dreno.

Portanto, esse modelo, com sua atenuação da tensão de limiar e a redução da barreira induzida pelo dreno, faz com que ambos os efeitos, em conjunto, determinem a tensão de limiar efetiva desse MOSFET de canal curto. Isso corrige o modelo quadrático simples que descreve outro modelo desse conjunto para o mesmo MOSFET, o qual só é válido quando o canal permanece longo o suficiente para que nenhum desses efeitos de canal curto seja significativo. Quanto mais curto o canal e maior a tensão dreno-fonte aplicada, mais essa tensão de limiar efetiva se desvia, devido à ação combinada da atenuação e da redução da barreira induzida pelo dreno, da tensão de limiar fixa prevista por esse modelo quadrático simples para um canal longo. O fato de a tensão de limiar efetiva deste MOSFET de canal curto depender tanto do comprimento do canal quanto da tensão aplicada entre dreno e fonte significa que o modelo quadrático simples de canal longo não é mais uma aproximação válida para descrever este MOSFET.

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