Механизмы насыщения тока канала

Таким образом, насыщение тока в канале МОПТ может происходить за счет двух физически различных механизмов.

A. Электростатическое запирание канала

Насыщение тока в данной модели достигается за счет электростатического запирания канала (перекрытие канала), которое начинается, когда плотность носителей в канале на границе со стоком становится равной нулю (см. 3.5.4):

     .                  (3.8.1)

Ток насыщения в канале (см. (3.6.6)) в этом случае можно представить в виде произведения средней плотности заряда в канале на максимальную дрейфовую скорость, зависящую в этом случае только от затворного напряжения:

 (3.8.2)

Б. Насыщение дрейфовой скорости

Согласно экспериментальным данным, отраженным в эмпирической формуле

(3.7.2), при достаточно сильных полях в канале дрейфовая скорость носителей насыщается вне зависимости от затворного напряжения. Это означает, что при выполнении неравенства

ток насыщения в канале можно представить в виде

     .               (3.8.3)

С физической точки зрения это означает, что все носители в канале движутся с максимальной скоростью, близкой к их тепловой скорости . Современные цифровые ИС работают с максимальной дрейфовой скоростью, и  для оценки их максимального тока более подходит формула (3.8.3).

Характер насыщения легко определить из вида ВАХ. При электростатическом запирании, характерном для длинноканальных транзисторов, имеет место традиционная квадратичная зависимость

               ~ .

Для короткоканальных транзисторов с насыщением дрейфовой скорости имеем

             ~ .

В реальности в современных приборах экспериментально наблюдается, как правило, промежуточная ситуация, когда зависимости тока насыщения от затворного напряжения имеют вид

               ~ ,

где .