Effetti a canale corto (Short Channel Effects)
Gli effetti a canale corto si verificano quando la lunghezza del canale dei transistor MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistors) viene ridotta per ottimizzare la velocità operativa. Questo causa una limitazione nelle caratteristiche di deriva degli elettroni nel canale e una modifica della tensione di soglia. Gli effetti a canale corto si raggruppano in cinque categorie: abbassamento barriera indotto dal drain (DIBL), scattering superficiale, saturazione velocità, ionizzazione d'impatto ed elettroni caldi.
Abbassamento barriera indotto dal Drain (DIBL)
La larghezza delle giunzioni drain e source è espressa in termini di tensioni source-corpo e drain-corpo. Una barriera si verifica quando la tensione di polarizzazione del gate è insufficiente per invertire la superficie del canale e il flusso elettronico viene bloccato. Tuttavia, questa barriera potenziale si abbassa all'aumentare della tensione di gate, portando al DIBL. Un forte DIBL rappresenta un cattivo comportamento a canale corto.
Scattering superficiale
In un MOSFET, il trasporto elettronico avviene nello strato di inversione stretto. Lo scattering superficiale è descritto come le collisioni degli elettroni accelerati mentre si muovono verso questo strato di inversione. Limita la mobilità elettronica ed dipende dall'accelerazione causata dalla componente del campo elettrico longitudinale, che aumenta col raccorciarsi del canale.
Saturazione velocità
La saturazione velocità influisce sulle prestazioni di MOSFET e altri dispositivi a canale corto abbassando la transconduttanza in modalità saturazione. Abbassa anche la corrente di drain quando le dimensioni del drain sono scalate senza abbassare la tensione di polarizzazione. La saturazione velocità aumenta con l'aumento della componente del campo elettrico longitudinale.
Ionizzazione d'impatto ed elettroni caldi
La saturazione velocità può creare coppie elettrone-lacuna ionizzando atomi di silicio nel canale. Questo è l'ionizzazione d'impatto. Avviene mentre gli elettroni guadagnano energia muovendosi verso il drain. Gli elettroni caldi sono elettroni ad alta energia che rimangono intrappolati e si accumulano nel canale. Questo porta a scarse prestazioni del dispositivo poiché il controllo della corrente di drain viene perso.