Wie bereits erwähnt, fällt die Kanaldotierung beim DMOS-Transistor in lateraler Richtung sehr stark vom sourceseitigen zum drainseitigen Ende hin ab. Dies hat speziell Auswirkungen auf den Potentialverlauf im Kanal. Die am drainseitigen Kanalende auftretende Spannung ist natürlich wesentlich geringer als die Drainspannung. Der Großteil der Drainspannung fällt über dem Driftgebiet ab.
Abbildung 5.23: Oberflaechenpotential im Kanal
und in der Driftzone bei .
Abb. 5.23 zeigt das Oberflächenpotential im Kanal und im Driftgebiet bis zur Symmetrieebene für Drainspannungen zwischen und bei einer Gatespannung von . Strichliert ist die Nettodotierungskonzentration eingezeichnet. Am Kanal selbst fällt maximal eine Spannung von ungefähr ab. Wegen der geringen Gatespannung geht der Kanal in Sättigung über und bewirkt die Begrenzung des Stroms durch den Transistor, es kommt zum pinch-off. Dies ist aus Abb. 5.4 deutlich erkennbar. Mit steigender Drainspannung wandert der Punkt der Stromaufweitung im Kanal immer weiter vom drainseitigen Kanalende weg (siehe Abb. 5.6). Damit verkürzt sich die effektive Kanallänge, und es kommt zu einer leichten Erhöhung des Drainstroms mit steigender Drainspannung.
Insbesondere im Bereich der Drainspannung über ergibt eine Erhöhung von nur mehr eine minimal größere Kanalspannung. Der Potentialverlauf ist, abgesehen vom sourceseitigen Ende im Kanal, fast linear. Das pinch-off-Verhalten im Kanal zeigt nicht den von Standard-MOSFETs bekannten typischen Kanalpotentialverlauf (siehe Abb. 5.26). Das Potential steigt über dem Driftgebiet bis zu dessen Mitte weiter an, was durch einen relativ hohen lateralen Widerstand aufgrund der nicht sehr starken Akkumulation bedingt wird. Dies führt andererseits wieder dazu, daß die Akkumulationsbedingung für höhere Drainspannungen nicht mehr über das gesamte Driftgebiet erfüllt ist und sich von der Mitte der Grenze Driftzone-Gateoxid eine Raumladungszone ausbildet (vgl. Abb. 5.6).
Abbildung 5.24: Oberflaechenpotential im Kanal
und in der Driftzone bei .
Für (Übergang Sättigung-Quasisättigung) sind die Potentialverläufe in Abb. 5.24 dargestellt. Die maximal am Kanal anliegende Spannung ist etwas höher als im vorigen Fall (um ca. ). Der Potentialverlauf im Kanal ist noch linearer. Für niedrige Drainspannungen kommt es in diesem Fall zu einer Strombegrenzung durch das JFET-Gebiet, für höhere Drainspannungen zur Stromsättigung im Kanal, welche jedoch wiederum im Kanalpotential keine MOSFET-typischen Verläufe hervorruft.
Auch im Driftgebiet ist der Potentialverlauf linearer. Letzteres liegt an der Ausbildung einer durchgehenden Akkumulationsschicht, die einen annähernd konstanten lateralen Widerstand mit sich bringt.
Abbildung 5.25: Oberflaechenpotential im Kanal und
in der Driftzone bei .
Oberflächenpotential im Kanal und in der Driftzone bei .
Beinahe völlig linear ist der Potentialverlauf im Kanal für (Abb. 5.25). Die am Kanal abfallende Spannung ist wesentlich geringer als in den beiden obigen Fällen. Dies ist durch den im Verhältnis zum Driftgebiet (durch die Driftgeschwindigkeitssättigung in diesem Bereich) wesentlich zurückgehenden Kanalwiderstand zu erklären. Ebenso nimmt der laterale Akkumulationswiderstand ab. Es kommt wegen der geringen Kanal- und der hohen Gatespannung zu keiner Stromsättigung im Kanal, der Strom wird durch das JFET-Gebiet begrenzt. Der Kanal wirkt praktisch wie ein konstanter Widerstand, eine Steuerung des Stroms im eingeschalteten Zustand über das Gate ist nicht mehr möglich.
Abbildung 5.26: Oberflächenpotential im Kanal eines
Standard-MOSFETs in Sättigung.
Im Vergleich zu einem Standard-MOSFET weist der DMOS-Transistor besonders für den Fall der Sättigung einen stark abweichenden Verlauf des Kanalpotentials auf. Abb. 5.26 zeigt für eine Gatespannung von und Drainspannungen bis zu den Verlauf des Potential im Kanal eines Standard-MOSFETs. Bei dem sich im pinch-off befindenden MOSFET steigt das Potential am drainseitigen Ende des Kanals stark an, die Feldstärke in diesem Gebiet ist hoch, die Elektronen bewegen sich mit Sättigungsgeschwindigkeit. Der Verlauf des Kanalpotentials kann keinesfalls als auch nur annähernd linear bezeichnet werden.