La simulazione di circuiti elettronici
1) Considerazioni per una buona simulazione circuitale :
a) Il comportamento analizzato rappresenta soltanto la sua funzionalità relativamente agli attuali stimoli in ingresso
b) Ogni modello ha una validità d´impiego soltanto all´interno di certi limiti di dimensioni, temperatura, corrente, tensione
c) Spesso i dati di progetto sono originati da procedure delle quali non si sa la validità
d) Non tutti gli algoritmi risolutivi sono ugualmente efficienti e precisi, in alcuni casi possono non convergere
2) Criteri per la scelta del modello :
Un modello molto elaborato in genere da luogo a delle equazioni complesse che portano ad un risultato preciso ma in un tempo lungo rispetto a quello impiegato per la implementazione di un modello più semplice, è importante pertanto un trade-off tra precisione e rapidità di elaborazione. In genere poi di uno stesso dispositivo si utilizza un modello diverso a seconda che debba essere utilizzato in un circuito analogico oppure digitale.
3) Modello Gradual Channel Approximation per il MOS :
Consideriamo un MOS a canale N, esso ha un substrato P debolmente drogato nel quale sono realizzate due diffusioni N fortemente drogate, al di sopra dello spazio che le separa vi è l´ossido di Gate molto fino, circa 1000A° , esternamente alle diffusioni abbiamo invece l´ossido di campo molto spesso , circa 5000A° . Sopra l´ossido di Gate viene depositato alluminio a formare l´elettrodo di Gate.
4) Distribuzione della carica nel substrato in funzione della tensione applicata al gate nel caso di VDS = 0 :
a) Accumulo, si ha quando la tensione applicata al Gate richiama dal substrato i portatori maggioritari
b) Svuotamento, si ha quando la tensione applicata al Gate richiama dal substrato un piccolo numero di portatori minoritari soltanto sufficiente a compensare i portatori maggioritari
c) Inversione, si ha quando la tensione applicata al Gate richiama dal substrato un gran numero di portatori minoritari che formano quindi un canale tra le due diffusioni,
5) Effetto della VDS ¹ 0 :
Al crescere di VDS la VGD = VGS –VDS diminuisce sino ad essere minore di VT a quel punto dal lato del Drain non c´è più l´inversione del canale che pertanto è ostruito, prima dello strozzamento il canale si restringe gradualmente al crescere di VDS e la ID aumenta sempre più lentamente, quando il canale è strozzato passa una ID di saturazione indipendente dalla VDS , si può avere un aumento della corrente di saturazione soltanto con un aumento della VGS .
6) Equazione generale ideale che descrive il comportamento del MOSFET :
La IDS è banalmente 
dove 
è la resistenza di un tratto dx di canale e 
è la carica per area unitaria , sostituendo la terza nella seconda e la seconda nella prima si ha
, integrando si ha
da cui 
.
Questa equazione evidenzia tre zone di funzionamento :
Interdizione si ha per VGS<VT , il canale non è formato dal lato del source e quindi non può scorrere corrente
Ohmica si ha per VDS < (VGS – VT) , ne deriva che nella equazione si può trascurare il VDS2 .
Saturazione si ha per VDS > (VGS – VT) si ha infatti che la IDS è pressoché indipendente dalla VDS .
7) Modulazione di canale nel MOSFET :
Al crescere della VDS si ha che il canale si strozza e per VDS ancora più elevate diviene più corto, questo si traduce in un aumento della IDS quindi in saturazione il MOSFET non si comporta esattamente come un generatore di corrente, per descrivere il fenomeno viene utilizzato il coefficiente di modulazione della lunghezza del canale l e l´equazione del MOSFET diviene 
.
8) Effetto della polarizzazione del substrato nel MOSFET :
La tensione di soglia VT è funzione della polarizzazione del substrato, si ha infatti 
.