02.Transistors

Transistors

Nmos

Metal Oxyde Semiconductor. Componente da tre terminali, dei quali individuiamo 3 terminali: il gate, il drain e il source. Morale della favola: attraverso una tensione $V_{gs}$ possiamo comandare il transistor, portandolo a 3 possibili diversi stati, uno stato off, uno stato ohminico e uno stato di saturazione. Quando il transistor non è off, viene generata una corrente i_ds, che appunto parte dal terminale di drain e continua fino al source (non lasciarti ingannare dai nomi che invece si adattano bene in termini di ‘da dove e dove vanno gli elettroni’ e per il Pmos). Realtà: il transistor è un componente mega complesso, noi lo affrontiamo a mo’ di quinta elementare, idealizzandolo e semplificandolo il più possibile.

• Corrente che scorre tra d e s nel caso del transistor in fase ohmnico: $i_{}^{ohm}=2K_p(V_{gs}-V_t-\frac{V_{ds}}{2})V_{ds}$
• Corrente che scorre tra d e s nel caso del transistor in fase di saturazione: $i_{}^{sat}=|K_p|(V_{gs}-V_t{)}^2$

dove $K_p=\frac{1}{2}{\mu }_o{C}_{ox}^{\prime }\frac{W}{L}$

Per essere acceso il transistor dovrà avere una $V_{gs}>V_t$ e per essere in zona satura $V_{ds}>V_{gs}-V_t$ .

Pmos

Duale con l’Nmos. Ma con alcune differenze. La tensione di gate sarà $V_{sg}$ e piloterà la corrente che a sto giro andrà da source a drain. Cambiano anche le condizioni di accensione e passaggio in zona di saturazione. Il Pmos si accenderà infatti per $V_{sg}>V_{t(p)}$ e passerà in zona omnica per $V_{sd}>V_{sg}-V_{t(p)}$ . Il pmos per erogare la stessa corrente di un nmos equivalente dovrà essere dimensionato circa 3 volte più grande. Questo poichè la corrente ‘sfrutta’ le lacune le quali ‘scorrono circa 3 volte più lenti degli elettroni’.

Nota: viene sempre indicata con la freccina di corrente il terminale di source.

Riepilogo N/P mos

• NMOS si accende se ga $V_{gs}>V_t>0$, quindi in elettronica digitale se il GATE è a 1 è potenzialmente ON se invece è a 0 sarà sicuramentente OFF.
• PMOS si accende se ga $V_{sg}>|Vt|>0$, quindi in elettronica digitale se il GATE è a 0 è potenzialmente ON se invece è a 1 sarà sicuramentente OFF.

Per potenzialmente ON si intende che il MOS può essere considerato acceso, con il dubbio se in zona ohmica, satura e con quale corrente. Per sicuramente off si intende che non è proprio possibile accenderlo. Se in un NMOS mettiamo un gate a 0V dovremmo avere il source ad una tensione negativa per averlo acceso ed in digitale non si utilizzano tensioni negative.