Diskussion:Unterschwelleneffekt

Anspruch

Der Artikel hat über weite Strecken ein recht hohes Level und setzt einiges an Vorwissen voraus. Anderseits kann man dieses Vorwissen aber auch in der Wikipedia finden (z.B. MOSEFT). Ich würde trotzdem gerne mal wissen, was andere Leser vom Niveau halten.(Der vorstehende, nicht signierte Beitrag stammt von Fsill (Diskussion • Beiträge) 00:30, 18. Feb. 2008 )

Willkommen, es ist schon richtig das dieses Thema etwas höheres Niveau besitzt. Man kann aber nicht alles in der Welt in einfach und in Kürze erklären (sollte allerdings immer das Ziel sein). Für einen Artikel-Start ist das was bisscher da ist schon ganz gut. Allerdings sind da noch ein paar Sachen die mir unangenehm auffallen. Zum steht im Artikel das der Leckstrom durch "thermionic emission" (dt. Glühemission) zustande kommt. Aus welcher Quelle stammt diese Info? Zum Anderen wirft der Artikel einige Begriffe in den Raum ohne auch nur annähernd darauf einzugehen oder sie zu erklären. Damit mein ich, was ist und wozu nutzt man "subthreshold", was hat die Inversion damit zu tun? Frei Ladungsträger gibt es auch schon vorher. --Cepheiden 14:37, 18. Feb. 2008 (CET)

Achso, die Formel ist natürlich der größte Brocken. Hier machen sich evtl. nachfolgende Vereinfachungen besser. Menschen welche diese Formel auseinandernehmen können lesen das nicht in der Wikipedia nach ;-) --Cepheiden 14:44, 18. Feb. 2008 (CET)

Danke für feedback und Verbesserungen. Der Begriff "Thermionische Emission" existiert auch im deutschen (daher habe ich ihn wieder hineingetan). Ursache: es gibt drei Ursachen für den Ladungsträgertransport im Kanal (Diffusion of carriers from the semiconductor into the metal, thermionic emission of carriers across the Schottky barrier and quantum-mechanical tunneling - siehe Quelle). Im subthreshold Zustand (Vgs<Vth) tritt hauptsächliche TE auf. Die Inversion tritt auf, da Vgs>Vfb (was meinst du mit vorher) und subthreshold bezeichnet einfach nur den Zustand Vgs<Vth. Bzgl. der Begriffe war ich mir genrell nie sicher, wie exakt ich auf diese eingehen soll, denn wie gesagt, man findet fast alles in der Wikipedia.Fsill

Öhm, Fragen über Fragen. Also ich hab ersteinmal das mit dem Synonym Glühemission rausgenommen, das führt zu leicht zu Verständnissproblemen. Fragen: Wie verbinndest du die thermionische Emission (ist das ein Tunneleffekt?) mit dem Subthreshold-Strom? K.A. ob falsch oder nicht, aber ich seh da noch wenig Zusammenhang. Zumal du mit deinem Link auf einen Metall-Halbleiter-Kontakt verweist, der zunächsteinmal nichts mit der Strecke zwischen Drain und Source zu tun hat. Zum andere warum nimmt die Bedeutung der thermionische Emission mit abnehmender Gate-Länge zu? Sind da Kurzkanaleffekte beteiligt? Hast du Buch- oder Zeitschriftenquellen (Der Link zur Universität von Indonesien ist zwar ganz gut, bringt aber einem Laien reingarnichts, zumal er eben auch nicht auf MOS-FET verweisst)? Ich gehe mal davon aus, dass in dem Bild Potentialbarrieren vereinfacht dargestellt werden sollen, 100 % richtig kommt mir das Bild aber nicht vor. Hier fehlen auf jedenfall weitere Beschriftungen.

Schöne und vor allem hilfreiche Verbesserungen! Zur Quelle: auch wenn der Link nach Indonesien ging (hatte ich gar nicht geprüft) so ist er trotzdem sehr vertrauenswürdig, da es sich um das Buch "Principles of Semiconductor Devices" von B. Van Zeghbroeck handelt. Ferner geht der Link auf den Stromfluss zwischen Metall (M) und Halbleiter (HL) ein, und gilt daher auch für den Drain-Source-Kanal (M-HL-M). Die therm. Emission ist kein Tunneleffekt. Sie besagt, dass die Teilchen durch Hinzuführen von therm. Energie (und nicht nur elektr. Energie) eine Potential-Barriere überwinden können. Je geringer der Unterschied zwischen Vgs und Vth ist, desto grösser wird der Einfluss dieses Effekts. Daher gilt übrigens auch, dass der subthreshold leakage mit steigender Temp. grösser wird. Generell müssen wir auf passen, dass wir uns nicht verheddern: dieser Artikel bezieht sich auf digitale Logik: d.h. Vgs ist GND oder VDD (nur beim Signalübergang gibt es Zwischenwerte). Der Unterschied zwischen subthreshold-leakage Isub in CMOS mit L>2µm CMOS-90nm(L<100nm) ist, dass Isub in CMOS-90nm wesentlich grösser ist. Dies basiert auf der relativ geringen Schwellspannung in CMOS-90nm. Somit ist der Signalpegel GND bei CMOS90nm viel dichter an Vth als bei grösseren Gate-Längen.

Aus deinen Änderungen entnehme ich mal, dass du aus dem analogen Schaltungsbereich kommst - und da ist Strom im subthreshold Bereich ein ganz anderes (gewünschtes) Thema ;) - aber wie gesagt, die digital-guys hassen Isub, da sie damit nichts anfangen können - daher auch der abwertenden Name leakage.

Ich hab mir mal erlaubt ein paar Änderungen für die Beschreibnung normaler n-Kanal-MOSFETs einzubauen, um so ein paar Begriffe und das Verständniss für die normale Funktionsweise des Transistors in diesem Bereich zu verbessern. Schau am besten nochmal drüber. Was geklärt werden müsste ist warum und wie der Subthreshold-Strom negativ für den normalen Betrieb von MOSFETs wirkt. --Cepheiden 00:40, 19. Feb. 2008 (CET)

Bzgl. der Formel: naja, ich hätte mich damals gefreut, wenn ich die so in der Wikipedia gefunden hätte ;) Ist die Vereinfachung i.O. ? Fsill

Jupp, kann es sein dass die effektive Gate-Länge meist auch noch unter k zusammengefasst wird? Ne weiterführende Erklärung wäre noch fein. Also wie sieht das alles in realen Bauelemneten aus, aber alles zu seiner Zeit --Cepheiden 00:40, 19. Feb. 2008 (CET)

Ja, meistens findest du L auch in k. Ich persönlich mag's in der Hauptformel, aber ich überlassen dir (und anderen Nutzern) das zu entscheiden. Ein Erklärung werde ich mal beizeiten hinzufugen. Und bzgl. realen Baulelementen: da ist die Formel schon ziemlich dicht dran (die BSIM4-Version wäre dann doch zu komplex)

Nein ich komm nicht aus der analogen Schaltungstechnik, eher aus der Bauelementefertigung und Analytik. Aber egal. Der Link zur Uni (ich meine den zu "Current mechanisms in a Metal-Semiconductor junction") ist schon gut, nur eben für Laien zu ausführlich und der Bezug zum MOS-FET ist nicht sofort ersichtlich, zumal es auf der Seite auch einen Abschnitt 7.6 Advanced MOSFET issues gibt der sich mit "Subthreshold current" beschäftigen soll. Leider ist dort noch kein weiteres Material verfügbar.

Der thermionische Effekt ist kein Tunneleffekt ok, trotzdem sollte im Artikel klar werden warum gerade kleine Strukturgrößen einen Subthreshold-Leckstrom fördern. Du hast dort einige Sachen etwas umschifft, z.B. dei Kurzkanaleffekte. Beispiel, in deienr Formel hast du die effektive Länge und effektive Weite des transistors. nun die große Frage was ist damit genau gemeint und wie bestimmt man sie? Und und und. Du hast dir einen doch recht großen Bocken rausgesucht, ich würd's schön finden wenn wir das auch für nicht Fachmänner einigermaßen verständlich aufbereiten können. --Cepheiden 21:04, 19. Feb. 2008 (CET)

Ein Link zum Buch findet sich auch unter [1], jedoch ist im subthreshold leakage Kapitel nicht viel zu finden (siehe [2]. Generell ist es jedoch nahezu unmöglich, für Laien verständliche Artikel zu diesem Thema zu finden (dies ist u.a. auch eine Motivation für diesen Wikipedia-Artikel). Kurzkanaleffekte KANN ... muss man aber in diesem Zusammenhang nicht erklären. Diese haben nur indirekt einen Einfluss auf Isub (über die Schwellspannung) - die Erläuterung für Leff und Weff (basieren auf Kurzkanaleffekten) erfordern einen weiteren Wikipedia-Artikel. (Der vorstehende, nicht signierte Beitrag stammt von Fsill (Diskussion • Beiträge) 00:29, 20. Feb. 2008 )

Muss überarbeitet werden

Subthreshold leakage und Barriere am MOSFET

Die nebenstehende Abbildung zeigt, dass die Schwelle, welche die Ladungsträger überwinden müssen, um vom Source zum Drain zu gelangen, durch die Gate-Source-Spannung $V_{gs}$ verschoben wird. Durch thermionische Emission überwinden jedoch einige Ladungsträger schon vor Überschreiten der Schwellspannung $V_{th}$ diese Schwelle --Fsill 16:28, 20. Feb. 2008 (CET)

Also, zum einen wird nicht klar was die graue Linie bedeuten soll, zum anderen ist es verwirrend $V_{th}$ unterhalb von 0 aufzutragen, dies impliziert $V_{th}<0$ und wiederspricht der Bedingung über dem Gate. --Cepheiden

In dem Zusammenhang könnte man auch überlegen ob ein derartiges Bild nürtzlich wäre (ist aber eher in Richtung kurzkanal) --Cepheiden

Die graue Linie stellt die Potenialbarriere in den enstprechenden Bereichen dar. Aber du hast Recht, die Grafik ist etwas verwirrend. Da sie bei genauerer Betrachtung auch nur einen Unteraspekt des angesprochenen Leckstroms darstellt (Einfluss von Thermionischer Emission), denke ich, wir können auf die Grafik (in diesem Zusammenhang) verzichten. Ich werde mal eine Grafik rauskramen, die die drei Zustände: kein Kanal, weak inversion und inversion an einem MOSFET incl. Stromfluss darstellt. Deine Grafik sollte derjeniger, der der Kurzkanaleffekte-Artikel schreibt, verwenden ;) --Fsill 17:34, 20. Feb. 2008 (CET)

Was mich etwas wundert ist die Tatsache, dass du offensichtlich der Meinung bist der Begriff "Kurzkanal" sein in diesem Zusammenhang nicht wichtig. Derzeit kommt kaum rüber warum diese Form des Leckstromes überhaupt relevant geworden ist. --Cepheiden 17:44, 20. Feb. 2008 (CET)

Die Kurzkanalefeffekte (KKE) haben nur indirekt einen Einfluss auf Isub, denn die KKE reduzieren die Schwellspannung Vth (effekte Kanallänge wird kürzer, hohe Drainspannung reduziert Vth => DIBL, ..) Die Haupt-Ursache für den starken anstieg von Isub ist jedoch die drastische Reduzierung von Vth im Designprozess zur Erhaltung der Performance (da VDD auch reduziert wurde). Aber du hast recht, man sollte die Reduzierung von Vth durch Kurzkanaleffekte zumindestens erwähnen. --Fsill 18:01, 20. Feb. 2008 (CET)

Lemma in englischer Sprache ???

Warum ein englischsprachiges Lemma, wenn doch auch Unterschwellspannungsstrom in deutscher Sprache existiert?--Blaufisch 08:47, 20. Feb. 2008 (CET)

Da der dt. Begriff so gut wie keine Anwendung findet --Fsill 16:26, 20. Feb. 2008 (CET)

Das ist kein Grund - verschiebt ihn bitte dorthin. Eine Weiterleitung kann ja bestehen bleiben. --87.168.62.124 14:01, 20. Feb. 2008 (CET)

Das ist eigentlich ein ziemlich guter Grund. Du findest in der Wikipedia das Noteobok auch nicht unter "Schossrechner" oder "Klapprechner", wie es bspw. der Verein dt. Sprache oder der Zwiebelfisch empfehlen. Eine umgekehrte Umleitung ist da schon vernünftiger.--Fsill 16:26, 20. Feb. 2008 (CET)

Naja, dass er in in der fachwelt die sehr stark englisch geprägt ist, kaum Anwendung findet, ist nicht erstaunlich. Das ist in anderen Bereichen auch so. Wie Blaufisch allerdings anmerkte ist dies kein wirklicher Grund. Allerdings muss man aufpassen den es gibt je nach Anwendung zwei Formen des Unterschwellspannungsstroms zum einen den subthreshold current (Unter-Schwellspannungs-Strom), zum anderen den subthreshold leakage (Unter-Schwellspannungs-Leckstrom). Prinzipiell bin ich allerdings immer für ein deutsches Lemma. Auch hier. --Cepheiden

Eine simple google-Suche bringt genau 1 Treffer auf "Unterschwellspannungsstrom" (auf diesen Wikipedia-Artikel) und 0 Treffer für "Unterschwellspannung". --Fsill 16:26, 20. Feb. 2008 (CET)

Nunja das Fleisch ist schwach und so schreiben halt viele lieber englische Begriffe. Aber von dem konkreten Beispiel mal weg, Google ist weder Wörterbuch noch ist eine hohe trefferanzahl Maß für eine korrekte Schreibweise oder korrektem Einsatz eines Wortes. P.S. Der mangel an Quellen kann auch daran liegen, dass es zu dem Thema faktisch keine deutschsprachige Literatur gibt. --Cepheiden 17:18, 20. Feb. 2008 (CET)

Ich sehe ein, dass man google nicht als einzig wahre Quelle verwenden sollte, trotzdem bietet es schon einen groben Überblick, ob ein Wort existiert und wie oft es verwendet wird. Und in diesem Fall ist es so, dass nicht viele sondern wohl alle in engl. schreiben ;) Ich bin auch kein Freund davon, alle Begriffe wir wild ins Engl. zu übersetzen, andererseits halte ich auch nicht viel davon, ein Wort nur um des Deutschen willens zu übersetzen. Es handelt sich nun mal um einen Fachbegriff (-Artikel) und jeder, der in einem halbwegs fachkundigen Umfeld das Wort "Unterschwellspannungsstrom" verwendet, erntet höchstens seltsame Blicke. Verggleichbare Beispiele sind das schon angesproche Notebook (man werfe mal einen Blick auf die Diskussion zum Wort Klapprechner) oder CMOS. --Fsill 17:28, 20. Feb. 2008 (CET)

Hat sich wohl erledigt die Diskussion --Cepheiden 11:03, 2. Mär. 2008 (CET)