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die beweglichen Ladungsträger positiv geladene Löcher sind. Aus dem fast
identischen Aufbau resultiert ein fast gleiches elektrisches Verhalten. Nur die
Vorzeichen aller Ströme und Spannungen sind umgekehrt.
B
S GG B
D D
G
S
Gate
Source
Drain
D
p+ p+ p+
n+ n+
n+
B
Bulk
p
n
n-Kanal
p-Kanal
NMOS-Transistor
PMOS-Transistor
p-Substrat
n-Wanne
pstarkdotiert(p+)
nstarkdotiert(n+)
Polysilizium(Gate)
Isolator(SiO
2
)
Abb. 4.1. Aufbau und Anschlüsse eines NMOS- und eines PMOS-Transistors
Das elektrische Verhalten eines MOS-Transistors basiert auf dem Feld-
effekt. Stellvertretend wird der NMOS-Transistor betrachtet. Wenn das Gate
negativ aufgeladen wird, lädt sich die Schicht unter dem Gate-Isolator positiv
auf und umgekehrt. Bei einer negativen oder schwach positiven Gate-Substrat-
Spannung ist das Halbleitergebiet unter dem Kanal p-leitfähig. Source und
Drain sind über gesperrte pn-Übergänge vom Substrat und voneinander iso-
liert (Abb. 4.2 a). Bei einer Gate-Source-Spannung größer der Einschaltspan-
nung U
TN
diffundieren bewegliche Elektronen vom Source in den Kanal
1
. Es
entsteht eine leitfähige Verbindung (Abb. 4.2b). Wenn der Kanal eingeschal-
tet ist, nimmt die Ladungsträgerdichte im Kanal proportional mit der Gate-
Kanal-Spannung zu.
Bei einem Stromfluss durch den Kanal ist die Gate-Kanal-Spannung orts-
abhängig. Es wird zwischen zwei Arbeitsbereichen unterschieden. Im aktiven
Bereich ist auch die Gate-Drain-Spannung größer als die Einschaltspannung
U
TN
. Der leitfähige Kanal reicht bis zum Drain. Der Drain-Strom ist sowohl
eine Funktion der Gate-Source-Spannung U
GS
als auch von der Drain-Source-
Spannung U
DS
:
(u
GS
U
TN
) u
DS
u
2
DS
2
i
D
=
N
(4.1)
(i
D
- Drain-Strom;
N
- Leitfähigkeitsparameter). Bei einem großen Span-
nungsabfall zwischen Drain und Source unterschreitet die Gate-Drain-Span-
1
Der Source-Anschluss ist bei einem NMOS-Transistor das angrenzende hochdo-
tierte n-Gebiet mit dem niedrigeren Potenzial und bei einem PMOS-Transistor
das angrenzende hochdotierte p-Gebiet mit dem höheren Potenzial. Die Zuord-
nung von Source und Drain hängt folglich nicht vom Aufbau, sondern von der
elektrischen Beschaltung ab und kann sich während des Betriebs ändern. Wenn
der Kanal wie in Abb. 4.2 b nicht eingeschnürt ist, diffundieren auch vom Drain
bewegliche Ladungsträger in den Kanal.
