In che modo l’effetto corpo modifica la corrente di drain in un MOSFET?

L’effetto corpo modifica la corrente di drain in un MOSFET alterando la tensione di soglia. Quando c’è una differenza di tensione tra il corpo (substrato) e la sorgente, la tensione di soglia aumenta. Ciò significa che è necessaria una tensione gate-to-source (VGS) più elevata per accendere il MOSFET e consentire alla corrente di fluire dallo drain alla source. Quando la tensione di soglia aumenta a causa dell’effetto body, la corrente di drain diminuisce perché la VGS effettiva (VGS – Vth) viene ridotta. Questo effetto può portare a variazioni nelle prestazioni del MOSFET, soprattutto nei circuiti analogici e nei circuiti integrati dove il controllo preciso della corrente è fondamentale.

La tensione gate-source (VGS) influenza la corrente di drain in un MOSFET controllando la formazione del canale conduttivo tra source e drain. Per un MOSFET a canale n, quando VGS supera la tensione di soglia (Vth), si forma un canale che consente il flusso di corrente. Quanto più alto è il VGS sopra la soglia, tanto più forte è il canale e maggiore è la corrente di drenaggio. Nella regione lineare, la corrente di drain aumenta linearmente con VGS, mentre nella regione di saturazione la corrente di drain aumenta meno rapidamente ed è determinata principalmente dalla VGS e dalle caratteristiche fisiche del MOSFET.

Per aumentare la corrente di drain in un MOSFET, è possibile aumentare la tensione gate-to-source (VGS) al di sopra della tensione di soglia, il che rafforza il canale conduttivo e consente a più corrente di fluire dal drain alla source. Un altro metodo consiste nel ridurre la resistenza nelle connessioni source o drain, il che può migliorare il flusso di corrente complessivo. Inoltre, l’utilizzo di un MOSFET con una tensione di soglia inferiore o una transconduttanza superiore può anche comportare una corrente di drain più elevata per un dato VGS.

Il corpo dei MOSFET viene utilizzato per influenzare la tensione di soglia e controllare il comportamento del dispositivo. Il corpo (o substrato) può essere collegato al terminale sorgente in MOSFET discreti, riducendo al minimo l’effetto corpo. Nei circuiti integrati, il corpo è spesso collegato a un potenziale comune, come la terra per i MOSFET a canale n o una tensione di alimentazione positiva per i MOSFET a canale p. Il corpo può influenzare le caratteristiche del dispositivo, come la tensione di soglia e le correnti di dispersione, ed è un fattore importante nella progettazione e ottimizzazione dei circuiti basati su MOSFET.

L’effetto della temperatura sulla corrente di drain del MOSFET è significativo. All’aumentare della temperatura, la mobilità dei portatori di carica (elettroni nei MOSFET a canale n e lacune nei MOSFET a canale p) diminuisce, riducendo la corrente di drain. Inoltre, la tensione di soglia di un MOSFET diminuisce tipicamente con l’aumento della temperatura, il che può compensare leggermente la riduzione della mobilità facilitando la formazione del canale conduttivo. Tuttavia, l’effetto netto è solitamente una diminuzione della corrente di drenaggio a temperature più elevate a causa della ridotta mobilità del portatore. Le variazioni di temperatura possono influenzare anche altri parametri, come le correnti di dispersione e le velocità di commutazione, influenzando le prestazioni complessive del MOSFET.