Cosa si intende per FET in elettronica?
FET è l’acronimo di Field-Effect Transistor (transistor ad effetto di campo), un dispositivo attivo a semiconduttore.
Qual è il principio di funzionamento fondamentale di un FET, usando un’analogia?
Un FET funziona come una valvola in cui la tensione applicata tra due elettrodi controlla il flusso di corrente in un terzo elettrodo.
In un FET a canale n, quali sono i portatori di carica responsabili della corrente?
In un FET a canale n, i portatori di carica sono gli elettroni.
Quali sono le tre grandi famiglie in cui si raggruppano i transistori ad effetto di campo?
Le tre famiglie sono: MOSFET (o IGFET), JFET e MESFET.
Cosa significa l’acronimo MOSFET?
MOSFET sta per Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor.
Quale dispositivo è maggiormente impiegato per la realizzazione di circuiti ad alto livello di integrazione (VLSI) come microprocessori e memorie?
Il MOSFET è il dispositivo più utilizzato per i circuiti VLSI.
Descrivi la struttura fisica di base di un MOSFET ad arricchimento a canale n.
È realizzato su un substrato di tipo p, con due regioni di tipo n fortemente drogate (source e drain) e un elettrodo di gate isolato da uno strato di ossido di silicio ($SiO_2$).
Qual è la funzione dello strato di biossido di silicio ($SiO_2$) in un MOSFET?
Isola elettricamente l’elettrodo di gate dal canale di semiconduttore, conferendo al dispositivo un’elevatissima resistenza d’ingresso.
Come viene creato il canale di conduzione in un MOSFET ad arricchimento a canale n?
Applicando una tensione positiva $v_{GS}$ al gate, che per induzione elettrostatica allontana le lacune e attira elettroni, formando un canale di tipo n tra source e drain.
Cosa si intende per ‘tensione di soglia’ ($V_t$) in un MOSFET?
È il valore di $v_{GS}$ per cui nella regione di canale si accumula un numero di elettroni sufficiente per formare il canale di conduzione.
Qual è la condizione sulla tensione $v_{GS}$ per cui un MOSFET ad arricchimento si trova in regione di ‘interdizione’ (cut-off)?
La condizione è $v_{GS} < V_t$, che risulta in una corrente di drain $i_D$ praticamente nulla.
Quali sono le due condizioni che definiscono la ‘regione di triodo’ (o regione ohmica) di un MOSFET?
Le condizioni sono $v_{GS} \ge V_t$ e $v_{DS} < v_{GS} - V_t$.
Quali sono le due condizioni che definiscono la ‘regione di saturazione’ di un MOSFET?
Le condizioni sono $v_{GS} \ge V_t$ e $v_{DS} \ge v_{GS} - V_t$.
Come si comporta un MOSFET quando opera nella regione di triodo?
Si comporta come una resistenza controllata dalla tensione $v_{GS}$.
Come si comporta un MOSFET quando opera nella regione di saturazione?
Si comporta come un generatore di corrente ideale controllato dalla tensione $v_{GS}$.
Qual è la formula per la corrente di drain $i_D$ di un MOSFET in regione di triodo?
La formula è $i_D = K[2(v_{GS} - V_t)v_{DS} - v_{DS}^2]$.
Qual è la formula per la corrente di drain $i_D$ di un MOSFET in regione di saturazione?
La formula è $i_D = K(v_{GS} - V_t)^2$.
Da cosa dipende il ‘parametro di conducibilità’ K di un MOSFET?
Dipende dalla geometria del dispositivo (rapporto $W/L$) e da parametri tecnologici, secondo la formula $K = \frac{1}{2} \mu_n C_{ox} \frac{W}{L}$.
Cosa si intende per ‘strozzamento del canale’ (pinch-off) in un MOSFET?
È la condizione in cui, all’aumentare di $v_{DS}$, la tensione nel canale vicino al drain diminuisce fino a che il canale si ‘chiude’ in quel punto, limitando il flusso di corrente.
Qual è la causa della ‘modulazione della lunghezza del canale’ in un MOSFET?
Aumentando $v_{DS}$ oltre il valore di saturazione, la regione di strozzamento si allarga verso il source, riducendo la lunghezza effettiva del canale $L$ e causando un leggero aumento di $i_D$.
Come viene modellato l’effetto della modulazione della lunghezza del canale nel circuito equivalente del MOSFET?
Viene modellato tramite una resistenza d’uscita $r_o$ in parallelo al generatore di corrente, dove $r_o = V_A / I_D$ e $V_A$ è la tensione di Early.
Qual è la caratteristica distintiva di un MOSFET a ‘svuotamento’ (depletion) rispetto a uno ad ‘arricchimento’ (enhancement)?
Un MOSFET a svuotamento possiede un canale di conduzione già formato anche con $v_{GS} = 0$, quindi è un dispositivo ‘normalmente ON’.
Come funziona un MOSFET a svuotamento a canale n quando si applica una $v_{GS}$ negativa?
Una $v_{GS}$ negativa ‘svuota’ il canale dagli elettroni, aumentandone la resistenza e riducendo la corrente $i_D$ fino all’interdizione.
Cosa rappresenta il parametro $I_{DSS}$ in un MOSFET a svuotamento?
Rappresenta la corrente di drain che scorre quando il dispositivo è in saturazione con la tensione gate-source pari a zero ($v_{GS} = 0$).
