Wat is Kanaallengtemodulatie?

Verschijnsel bij een MOSFET in verzadiging: een hogere drainspanning verschuift het pinch-offpunt naar de source, waardoor de effectieve kanaallengte korter wordt en de drainstroom iets toeneemt. Maakt de uitgangsweerstand eindig.

Japanse benaming: チャネル長変調

“Kanaallengtemodulatie” komt voor in 2 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. MOSFET.

Vakgebied: MOSFET

Nu oefenen: vragen over Kanaallengtemodulatie

Hoe heet het verschijnsel waarbij in een MOSFET in het verzadigingsgebied de effectieve kanaallengte korter wordt als de drainspanning wordt verhoogd, waardoor de drainstroom iets toeneemt?

  1. ALatch-up
  2. BSubstraatvoorspanningseffect
  3. CKanaallengtemodulatie
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Kanaallengtemodulatie

In het verzadigingsgebied ontstaat aan de drainzijde een pinch-off-punt waar het kanaal verdwijnt. Als de drainspanning wordt verhoogd, verschuift het pinch-off-punt naar de source, wordt de effectieve kanaallengte korter en neemt de drainstroom iets toe. Dit is kanaallengtemodulatie, uitgedrukt als ID = (1/2)μCox(W/L)(VGS − Vth)²(1 + λVDS), en het bepaalt de uitgangsweerstand ro ≈ 1/(λID). Omdat het effect groter is naarmate het kanaal korter is, wordt in analoge schakelingen een langere L gebruikt.

Welke formule geeft de kleinsignaaluitgangsweerstand ro van een MOSFET in het verzadigingsgebied, uitgedrukt in de kanaallengtemodulatiecoëfficiënt λ en de drainstroom ID?

  1. Aro ≈ 1 / (λ × ID)
  2. Bro ≈ ID / λ
  3. Cro ≈ λ × ID
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. ro ≈ 1 / (λ × ID)

Bij kanaallengtemodulatie neemt de drainstroom in het verzadigingsgebied de vorm ID(1 + λVDS) aan en neemt dus met VDS iets toe; het omgekeerde van deze helling is de uitgangsweerstand ro ≈ 1/(λID). Omdat λ ongeveer omgekeerd evenredig is met de kanaallengte, wordt ro ook ongeveer 2 keer zo groot als L wordt verdubbeld. De maximale spanningsversterking van een enkele transistor is gm·ro en bedraagt bij kleine transistors slechts 10 tot 20 keer, dus de versterking wordt verkregen met cascodes of meertrapsopbouw.

“Kanaallengtemodulatie” in de toelichting

Vragen met “Kanaallengtemodulatie” (2)

  1. Hoe heet het verschijnsel waarbij in een MOSFET in het verzadigingsgebied de effectieve kanaallengte korter wordt als de drainspanning wordt verhoogd, waardoor de drainstroom iets toeneemt?
  2. Welke formule geeft de kleinsignaaluitgangsweerstand ro van een MOSFET in het verzadigingsgebied, uitgedrukt in de kanaallengtemodulatiecoëfficiënt λ en de drainstroom ID?

Verwante termen

Verzadigingsgebied (saturation region) CMOS DIBL Doorschietstroom (shoot-through-stroom) Drempelspanning (threshold voltage) Flatbandspanning GIDL (gate-induced drain leakage) Inversielaag Korte-kanaaleffect LDD-structuur

Naar de woordenlijst