Phénomène de « quasi-saturation » dans les transistors M.O.S.

Caquot, E.; Guégan, G.; Gamboa, Mauricio Andión; Tranduc, H.; Rossel, P.

doi:10.1051/rphysap:019800015090144500

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“…Le premier effet (i) est l'augmentation de la résistance à l'état passant RON lorsque l'on veut accroître la tension de claquage [2]. Le deuxième effet (ii) entraîne l'apparition du phénomène que nous avons appelé la quasisaturation [3]. Le troisième effet, lié essentiellement à la configuration électrostatique de la zone de charge d'espace de drain en régime de pincement, fait l'objet de cette publication.…”

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Le transistor M.O.S. de puissance en régime de saturation : la résistance de saturation et les effets de faible multiplication

Gamboa

Rossel

Tranduc

et al. 1982

Rev. Phys. Appl. (Paris)

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2014 Dans cet article, on se propose d'analyser expérimentalement et théoriquement les propriétés de la résistance de sortie des transistors M.O.S. de puissance. Deux phénomènes régissent le comportement de cette résistance : l'effet de raccourcissement de canal et le mécanisme de multiplication des porteurs par avalanche. Les propriétés expérimentales sont qualitativement les mêmes que celles observées dans le cas des transistors M.O.S. classiques mais les ordres de grandeur sont très différents. On montre que, dans le transistor M.O.S. de puissance, les effets dits de canal court ne se manifestent pas et que le paramètre de premier ordre imposant la valeur de la résistance de sortie est le dopage du drain. Une formulation analytique est proposée pour cette résistance ; elle est basée sur un modèle électrostatique à partition et sur le calcul de l'intégrale d'ionisation. En tant que conséquence, on détermine les valeurs du coefficient d'ionisation 03B1(E) à faible champ électrique. Abstract. 2014 In this paper, the properties of the power M.O.S.T. output resistance are analysed. Two mechanisms have been taken into account : the channel shortening effect and the weak carrier avalanche multiplication. It is shown that the short-channel effect can be neglected and that the output resistance values depend essentially on the drain doping level while, in normal M.O.S. transistor, the major contribution is due to the substrate doping level. A theoretical formulation for the resistance is proposed ; the model is based on the channel length reduction concept and on the evaluation of the ionization integral. As a consequence, the electron ionization rate is experimentally determined for the low electric field values.

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“…Celle-ci est due à un phénomène de multiplication des porteurs dans le canal, qui sera étudié ultérieurement. 3 Cependant, dans les structures M.O.S. de puissance comportant une région drift N -, ces analyses ne sont plus valables; il apparaît en effet un mécanisme d'extension dans la région de drain, de la charge d'espace associée à la tension de drain.…”

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et al. 1982

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“…Les effets de modulation de conductivité qui se manifestent dans les transistors bipolaires, les diodes PIN ou les thyristors, n'apparaissent pas dans le transistor MOS de puissance fonctionnant au voisinage de Vp nul ; rappelons toutefois que ce mécanisme de modulation de conductivité est la cause de l'apparition de la région dite de quasi-saturation pour les tensions de drain plus élevées [10]. La résistance normalisée Rd.W/03C1, où W est la largeur du canal d'un transistor MOS élémentaire et p la résistivité de la couche N -, doit être calculée en toute rigueur en tenant compte des effets de défocalisation des lignes de courant.…”

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