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Hallo liebe Forenmitglieder!

Ich habe, wie der Titel schon sagt, ein kleines Verständnisproblem mit dem Erklärungsmodell des NMOS-Feldeffekt-Transistors. Die gesamte Funktion ist mir im Groben soweit bekannt.
Das Erklärungsmodell sagt nun, dass eine positive Gate-Source-Spannung (Source und Bulk sind galvanisch miteinander verbunden und bilden das Bezugspotential bzw. die Masse) die Defektelektronen (Löcher) von der Oberfläche des p-dotierten Substrates elektrisch abstößt und dementsprechend die Elektronen anzieht.
Wenn nun viele Löcher abgewandert sind, liegen an der Halbleiteroberfläche, das ist unter dem Oxid, negativ inonisierte Akzeptoren. Die Halbleiter-Oberfläche unter dem Substrat ist nun negativ geladen. Inversion und damit Kanalbildung entsteht nun, wenn die Gate-Source-Spannung weiter erhöht wird. Das Erklärungsmodell sagt, dass nun freie Elektronen an die Halbleiter-Oberfläche gezogen werden und den leitfähigen Kanal bilden.

Meine Frage nun:
Der leitfähige Kanal aus freien Elektronen liegt nun ebenfalls an der Halbleiter-Oberfläche. Aber wieso werden die Elektronen nicht von den ebenfalls negativ ionisierten Akzeptorrümpfen abgestoßen? Man hat also feste negative Ladung (ionisierte Akzeptorrümpfe), die nicht zum Stromfluss beitragen können und freie negative Ladungen. Das müsste sich doch abstoßen und folglich eine schlechte Kanalbildung verursachen?


Gruß und Dank
E-Student

» Hallo liebe Forenmitglieder!
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» Ich habe, wie der Titel schon sagt, ein kleines Verständnisproblem mit dem
» Erklärungsmodell des NMOS-Feldeffekt-Transistors. Die gesamte Funktion ist
» mir im Groben soweit bekannt.
» Das Erklärungsmodell sagt nun, dass eine positive Gate-Source-Spannung
» (Source und Bulk sind galvanisch miteinander verbunden und bilden das
» Bezugspotential bzw. die Masse) die Defektelektronen (Löcher) von der
» Oberfläche des p-dotierten Substrates elektrisch abstößt und
» dementsprechend die Elektronen anzieht.
» Wenn nun viele Löcher abgewandert sind, liegen an der Halbleiteroberfläche,
» das ist unter dem Oxid, negativ inonisierte Akzeptoren. Die
» Halbleiter-Oberfläche unter dem Substrat ist nun negativ geladen. Inversion
» und damit Kanalbildung entsteht nun, wenn die Gate-Source-Spannung weiter
» erhöht wird. Das Erklärungsmodell sagt, dass nun freie Elektronen an die
» Halbleiter-Oberfläche gezogen werden und den leitfähigen Kanal bilden.
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» Meine Frage nun:
» Der leitfähige Kanal aus freien Elektronen liegt nun ebenfalls an der
» Halbleiter-Oberfläche. Aber wieso werden die Elektronen nicht von den
» ebenfalls negativ ionisierten Akzeptorrümpfen abgestoßen? Man hat also
» feste negative Ladung (ionisierte Akzeptorrümpfe), die nicht zum Stromfluss
» beitragen können und freie negative Ladungen. Das müsste sich doch abstoßen
» und folglich eine schlechte Kanalbildung verursachen?
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» Gruß und Dank
» E-Student

Wer hat das so erklärt ?
Das würde ich auch nicht verstehen !

Vielleicht bringt diese Seite das Verständnis ?
http://elektronik-kurs.net/elektronik/mosfet-mos-feldeffekttransistor/

» Wer hat das so erklärt ?
» Das würde ich auch nicht verstehen !
»
» Vielleicht bringt diese Seite das Verständnis ?
» http://elektronik-kurs.net/elektronik/mosfet-mos-feldeffekttransistor/

Vielen Dank für die Linkempfehlung.

So ähnlich, wie ich es beschrieben habe, steht es beispielsweise im "Sedra, Smith Microelectronic circuits" oder auch (kürzer) im "Tietze, Schenk".

Mir ist aber nicht klar, wie ich freie negative Ladungsträger in eine bereits negativ geladene, unbewegliche "Akzeptorschicht" bringen kann. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ja bekantlich ab.
Ist es vielleicht nur eine quantitative Sache, wenn also die Gate-Source-Spannung stark genug ist, ist die dadurch bedingte Anziehung größer als die Abstoßung durch Ladungsgleichheit?


Gruß
E-Student

» » Wer hat das so erklärt ?
» » Das würde ich auch nicht verstehen !
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» » Vielleicht bringt diese Seite das Verständnis ?
» » http://elektronik-kurs.net/elektronik/mosfet-mos-feldeffekttransistor/
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» Vielen Dank für die Linkempfehlung.
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» So ähnlich, wie ich es beschrieben habe, steht es beispielsweise im "Sedra,
» Smith Microelectronic circuits" oder auch (kürzer) im "Tietze, Schenk".
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» Mir ist aber nicht klar, wie ich freie negative Ladungsträger in eine
» bereits negativ geladene, unbewegliche "Akzeptorschicht" bringen kann.
» Gleichnamige Ladungen stoßen sich ja bekantlich ab.
» Ist es vielleicht nur eine quantitative Sache, wenn also die
» Gate-Source-Spannung stark genug ist, ist die dadurch bedingte Anziehung
» größer als die Abstoßung durch Ladungsgleichheit?
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»
» Gruß
» E-Student

Es gibt 2 N-MOSFET.
1. Den selbstsperrenden MOSFET
2. Den selbstleitenden MOSFET.

zu 1. Zwischen Drain und Source ist keine leitende Verbindung.(selbstsperrend)
Hier müssen Ladungsträger heran gezogen werden, Das geschieht durch eine positive Spannung am Gate.
Das positiv geladene Gate zieht negative Ladungen in den Bereich zwischen Drain und Source.
Damit entsteht eine leitende Zone. Es kann ein Strom fließen, ja nach Gatespannung.

zu 2. Zwischen Drain und Source ist bereits eine leitende Schicht dotiert worden.(selbstleitend)
Hier muss das Gate negativ geladen werden um positive Ladungsträger heran zu ziehen.
Damit wird die leitende Schicht abgebaut und der MOSFET sperrt, ja nach Gatespannung.

» zu 1. Zwischen Drain und Source ist keine leitende
» Verbindung.(selbstsperrend)
» Hier müssen Ladungsträger heran gezogen werden, Das geschieht durch eine
» positive Spannung am Gate.
» Das positiv geladene Gate zieht negative Ladungen in den Bereich zwischen
» Drain und Source.
» Damit entsteht eine leitende Zone. Es kann ein Strom fließen, ja nach
» Gatespannung.

Vielen Dank,

sorry, ich bezog mich auf den selbstsperrenden NMOS-FET.
Wenn jetzt das Gate positiver ist in Bezug auf Source und Bulk, dann entstehen doch erst einmal negativ ionisierte Akzeptorrümpfe an der p-Halbleiter-Oberfläche. Bedeutet also, dass sich eine nicht zum Stromfluss beitragende negative Ladung gebildet hat. Wie können jetzt die für einen Stromfluss zwischen Drain und Source notwendigen freien Elektronen an die Halbleiter-Oberfläche gezogen werden, da doch dort schon eine negative Ladung (ionisierte Akzeptoren) vorliegt? Die Elektronen müssten doch von diesen negtiv geladenen Akzeptoren abgestoßen werden.


Gruß
E-Student

Google MOSFET basics

z.B.:

https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-9010.pdf

» Google MOSFET basics
»
» z.B.:
»
» https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-9010.pdf

Danke xy,

aber mir geht es um dieses spezielle Verständnisproblem. Zwei gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Wieso können freie Elektronen in den Kanal gezogen werden, wenn dort doch schon negativ ionisierte Akzeptoren ruhen?


Gruß
E-Student

» aber mir geht es um dieses spezielle Verständnisproblem. Zwei gleichnamige
» Ladungen stoßen sich ab. Wieso können freie Elektronen in den Kanal gezogen
» werden, wenn dort doch schon negativ ionisierte Akzeptoren ruhen?

Dazu ist das Gate positiv geladen.

» » aber mir geht es um dieses spezielle Verständnisproblem. Zwei
» gleichnamige
» » Ladungen stoßen sich ab. Wieso können freie Elektronen in den Kanal
» gezogen
» » werden, wenn dort doch schon negativ ionisierte Akzeptoren ruhen?
»
» Dazu ist das Gate positiv geladen.

Du meinst also, das, was ich gesagt habe, ist schon korrekt, aber das Gate ist so stark positiv, dass die Anziehung der Elektronen durch das Gate stärker ist als die Abstoßung durch die negativ ionisierten Akzeptoren?

Gruß
E-Student

» Du meinst also, das, was ich gesagt habe, ist schon korrekt,

Du hast wohl die Fehlvorstellung, dass n-dotieres Material negativ geladen sei?

» » Du meinst also, das, was ich gesagt habe, ist schon korrekt,
»
» Du hast wohl die Fehlvorstellung, dass n-dotieres Material negativ geladen
» sei?

Nein, der dotierte Halbleiter ist stets neutral nach außen.

Mein Problem ist, dass ich Schritt für Schritt das Modell entlang gehe und nicht ohne Widersprüche zustimmen kann.
Die negativ ionisierte Schicht bestehend aus Akzeptoren, die ein Elektron in die kovalente Bindung aufgenommen haben, müssten die freien Elektronen, die durch das Gate angezogen werden, abstoßen. Das verstehe ich nicht.

Gruß
E-Student

» die ein Elektron in die kovalente Bindung aufgenommen haben

Was soll denn das für ein Bindungsmodell sein?

» » die ein Elektron in die kovalente Bindung aufgenommen haben
»
» Was soll denn das für ein Bindungsmodell sein?

So steht es in den Lehrbüchern.


Gruß
E-Student