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Efectos de Canal Corto (MOSFET)

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Cuando la longitud del canal se acerca al ancho de la región de agotamiento de las junturas fuente/drenaje, el modelo simple de M2 falla: el voltaje umbral cae con L (roll-off) y depende de V_DS (DIBL).

ID:('ky', 1740)


Reducción de umbral por roll-off

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$\Delta V_{th}=-\frac{V_{bi}x_j}{L}\sqrt{1+\frac{2W_m}{x_j}}$

$V_{bi}$
Potencial built-in de juntura
$V$
$Delta V_{th}$
Reducción por canal corto
$V$
$W_m$
Ancho máximo de agotamiento
$m$
$L$
Longitud de canal
$m$
$x_j$
Profundidad de juntura
$m$



ID:('gm', 14992)


DIBL

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$\Delta V_{th,DIBL}=-\lambda_DV_{DS}$

$lambda_D$
Coeficiente DIBL
$1$
$Delta V_{th,DIBL}$
Reducción por DIBL
$V$
$V_{DS}$
Voltaje drenaje-fuente
$V$



ID:('gm', 14993)


Umbral efectivo corto

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$V_{th}^{short}=V_{th0}-|\Delta V_{th}|+\Delta V_{th,DIBL}$

$Delta V_{th}$
Reducción por canal corto
$V$
$Delta V_{th,DIBL}$
Reducción por DIBL
$V$
$V_{th0}$
Umbral de canal largo
$V$
$V_{th}^{short}$
Voltaje umbral efectivo
$V$



ID:('gm', 14994)


Dinámica de VDS

Storyboard



$\frac{dV_{DS}}{dt}=\frac{V_{DS,target}-V_{DS}}{\tau}$

$V_{DS,target}$
Valor objetivo de VDS
$V$
$V_{DS}$
Voltaje drenaje-fuente
$V$
$ au$
Constante temporal
$s$



ID:('gm', 14995)


Sobrevoltaje MOSFET

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$V_{ov}=V_{GS}-V_{th}^{short}$

$V_{ov}$
Sobrevoltaje de compuerta
$V$
$V_{GS}$
Voltaje compuerta-fuente
$V$
$V_{th}^{short}$
Voltaje umbral efectivo
$V$



ID:('gm', 14996)


Factor beta

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$\beta=\mu_nC_{ox}\frac{W}{L}$

$\beta$
Parámetro transconductancia
$A/V²$
$C_{ox}$
Capacitancia de óxido por área
$F/m²$
$W$
Ancho del transistor
$m$
$L$
Longitud de canal
$m$
$mu_n$
Movilidad electrónica
$m²/V·s$



ID:('gm', 14997)


Corriente lineal

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$I_D=\beta(V_{ov}V_{DS}-\frac{1}{2}V_{DS}^2)$

$I_{D,lin}$
Corriente en región lineal
$A$
$\beta$
Parámetro transconductancia
$A/V²$
$V_{ov}$
Sobrevoltaje de compuerta
$V$
$V_{DS}$
Voltaje drenaje-fuente
$V$



ID:('gm', 14998)


Corriente saturación

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$I_D=\frac{1}{2}\beta V_{ov}^2(1+\lambda_DV_{DS})$

$lambda_D$
Coeficiente DIBL
$1$
$I_{D,sat}$
Corriente en saturación
$A$
$\beta$
Parámetro transconductancia
$A/V²$
$V_{ov}$
Sobrevoltaje de compuerta
$V$
$V_{DS}$
Voltaje drenaje-fuente
$V$



ID:('gm', 14999)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile