NMOS: qué forma exactamente la capa de inversión

Tengo una pregunta sobre la formación de la capa de inversión en NMOS. Más específicamente, consulte las siguientes figuras

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Los iones negativos (en el móvil) se deben a la acumulación de las cargas positivas en la placa metálica de la compuerta que empuja los orificios (portadores del móvil) hacia abajo. Esta es la primera figura. Sin embargo, en la segunda figura, hay electrones moviéndose encima de los iones negativos. Y mi pregunta es, ¿los electrones móviles forman las capas de inversión (conectan la fuente al drenaje), o los iones negativos en el móvil forman la capa de inversión?

Esto me confunde si miras otro diagrama (abajo). Si observa el lugar debajo del óxido, marcado como "Canal de tipo n inducido", es difícil para mí saber cuál es cuál.

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Respuestas (2)

Son los electrones móviles los que forman el canal. Cuando se aplica un voltaje positivo a la puerta, los electrones (que son portadores minoritarios en un sustrato de tipo p) son atraídos hacia la superficie. Cuando aplica un voltaje entre la fuente y el drenaje, se forma un campo eléctrico y fluye una corriente de deriva. Los iones no podrían hacer esto, ya que, como dices, están fijos en la red e inmóviles.

Sí, ¿no es que los iones en movimiento proporcionan un canal para que los electrones móviles viajen y los atraviesen?
Los iones inmóviles están presentes en toda la red. El 'canal' es como se llama la capa invertida de electrones cerca de la superficie.

Suponiendo un sustrato de tipo n y aplicando un voltaje positivo a la puerta, sucederá lo siguiente:

  • El voltaje positivo en la puerta producirá un campo eléctrico entre la puerta y el sustrato.
  • Por lo tanto, los "agujeros" de partículas cargadas positivamente serán empujados hacia abajo, dejando atrás átomos aceptores cargados negativamente descubiertos. (no contribuirán, son fijos).
  • Además, los "electrones" de las partículas cargadas negativamente serán atraídos hacia arriba.
  • Si se aplica un voltaje suficiente (un voltaje que excede el umbral), los electrones libres formarán un canal.
  • Ahora, cualquier voltaje aplicado al drenaje dará como resultado un campo eléctrico entre la fuente y el drenaje.
  • La corriente estará compuesta por el movimiento de electrones que van de la fuente al drenaje, en el canal formado.
Muchas gracias; entonces, los iones negativos no proveen los canales; solo cuando los electrones móviles (portadores de carga libre) se cruzan de la fuente al drenaje, ¿entonces están formando el canal?
Los iones son estáticos, forman la estructura de red cristalina y no pueden moverse. Solo están ahí para equilibrar el voltaje de polarización positivo en la puerta. No ayudan a crear el canal o establecer una corriente. Los electrones libres extraídos del sustrato crean el canal, y los electrones libres extraídos de la fuente son la corriente misma.
¿Puedo hacer una pregunta más? ¿Por qué es necesario mantener los transistores en polarización inversa? Realmente no puedo entender por qué esto es algo bueno y que el sesgo hacia adelante es lo malo.
No estoy seguro de lo que quiere decir con mantener el transistor en polarización inversa. Las difusiones de fuente y drenaje (para un nmos) son difusiones n en un sustrato de tipo p. Su unión con el sustrato debe tener polarización inversa. Si fuera una polarización directa, la corriente fluiría desde el drenaje/fuente hasta el sustrato y el transistor no funcionaría. Si tienen polarización inversa, eso no puede suceder (solo fluye una corriente inversa muy pequeña). Entonces, la corriente solo puede fluir entre la fuente y el drenaje cuando se forma el canal, como se desea.
@kuku: la polarización directa significa que las uniones NP entre S y B o entre D y B están polarizadas hacia adelante. Eso significa que hay corriente que fluye entre S y B o entre D y B sin ninguna forma de controlarla por la puerta. En un transistor, no desea que solo fluya la corriente, desea que la corriente sea controlable por otra corriente (BJT) o voltaje (MOSFET).
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