TRANSISTORES
Jacobus W Swart
Vimos em capítulo anterior o efeito do campo elétrico ou da tensão aplicada, a uma porta de um capacitor MOS, ou seja, como, variando a tensão VG, variam os diagramas de bandas, de densidades de cargas, de campo elétrico e de potencial elétrico num eixo perpendicular à superfície. Estes resultados resultam da análise eletrostática unidimensional, pelo uso das equações básicas de semicondutores e da equação de Gauss e/ou de Poisson.
Esta análise resultou entre outros, na determinação da tensão de limiar clássica da estrutura MOS, definida como a condição onde o potencial de superfície torna-se de valor igual a duas vezes o potencial de Fermi, ou seja, considerando substrato tipo p, temos: φ S = 2.φ F
(1) kT N A
ln q ni
1
+ 2.φ F +
. 2.q.ε Si .N A .2.φ F
CO
onde: φ F =
(2)
VT = VFB
(3)
onde:
QO
+ Φ MS
(4)
CO
QO = carga efetiva de interface SiO 2-Si, por unidade de área.
ΦMS = diferença de função trabalho entre o metal e o semicondutor. ε C O = ox = capacitância de placas paralelas do dielétrico de porta t ox por unidade de área.
VFB = −
Estes conceitos citados acima constituem os fundamentos para o entendimento do transistor MOSFET ou simplesmente MOS. O princípio básico do transistor MOS é na verdade bem simples e foi proposto e patenteado já em 1928, por Lilienfeld, um homem muito à frente do seu tempo. Dizemos à frente do seu tempo, pois a realização física do transistor MOS não foi possível na época, pela não maturidade tecnológica. A
Fig. 1 ilustra um desenho esquemático do transistor, como apresentado na patente. A limitação tecnológica da época refere-se ao não controle e alta densidade de estados e cargas de superfície do semicondutor. Esta alta densidade de estados de superfície produzia uma blindagem do semicondutor, impedindo assim uma modulação da densidade de portadores, portanto, da condutância