MOSFETのチャネル長変調効果について。

質問

MOSFETのチャネル長変調効果について。
定電流領域で動作しているとき、ドレーン－ソース間電圧Vdsを大きくすると
実効チャネル長が短縮し、ドレーン電流が大きくなる。

これは、チャネルから出てきた電子がピンチオフ点からドレーンまで移動する際に、
Vdsによる電界によって電子が加速され、実効チャネル長が短いほど加速される距離が
長くなり、電子速度が大きくなるためドレーン電流が大きくなる、という解釈で正しいのでしょうか。

回答No.1

cocacola2010 · ベストアンサー

<<これは、チャネルから出てきた電子がピンチオフ点からドレーンまで移動する際に、
<<Vdsによる電界によって電子が加速され、実効チャネル長が短いほど加速される距離が
<<長くなり、電子速度が大きくなるためドレーン電流が大きくなる、という解釈で正しいのでしょうか。

適切ではありません。
ピンチオフ点からドレーンまでの領域は「滝」に例えられることがしばしばあります。
電子速度が大きくなること、とドレイン電流が大きくなることに直接の関係はありません。
「滝」の落下距離が長くなった時、最下点における水の速度は上がりますが流量は変わらないからです。
チャネル長変調効果はこの「滝」に流入する水量の変化に起因するものです。

（以下ソースからピンチオフ点までを実効チャネル、ピンチオフ点からドレインまでを空乏領域と呼ぶこととします。）
飽和ドレイン電圧VDSsat以上のドレイン電圧VDSが印加された時、その電圧はどのように分配されるかを考えます。ピンチオフ点の定義から必然的に実行チャネルにはVDSsatの電圧が、残りの電圧は全て空乏領域に印加されます。以降余分に印加された電圧は全て空乏領域に費やされることになりますが、空乏領域では、
（ホットエレクトロンによる電離効果によって）流入した電子をドレインに運ぶだけの役割しか持たない
ので、ドレイン電流は「飽和」することになります。
一方実効チャネルにかかる電圧は常にVDSsatですが、実効チャネル長が短くなれば実効チャネル内の電界は大きくなり、オームの法則J=σEより電流が増加します。
飽和電流の式で言うところの、
IDSsat=1/2・W/L・μCox・(VGS-VTH)^2
のLが短くなることで表されます。