FGMOS – Floating Gate MOSFET
Oggi voglio parlarti di un tipo particolare di transistor molto usato in elettronica avanzata: il FGMOS, ovvero il Floating Gate MOSFET. In questo articolo approfondiremo cosa significa questo termine, come funziona questo dispositivo e perché è così importante soprattutto nelle memorie non volatili e in circuiti analogici programmabili. Ti spiegherò tutto con esempi tecnici concreti, così che anche tu possa capire a fondo questo componente.
Cos’è un FGMOS?
Il FGMOS è un MOSFET che ha un “floating gate” (cioè un gate flottante) isolato elettricamente da ossidi sottilissimi, che può trattenere cariche elettriche per molto tempo. Questo significa che il gate non è collegato direttamente a nessun terminale esterno, ma può immagazzinare cariche elettriche che modificano permanentemente o temporaneamente il comportamento del transistor.
Ti dico subito, questo è esattamente ciò che permette di memorizzare informazioni in modo non volatile, cioè senza bisogno di alimentazione continua, come nelle memorie flash o EEPROM.
Come funziona il Floating Gate?
Immagina il floating gate come una piccola “isola” di materiale conduttivo racchiusa tra due strati di ossido isolante. Tramite tecniche di programmazione come la tunneling quantistico o la iniezione hot electron, è possibile caricare o scaricare elettroni su questo floating gate.
Questi elettroni, trattenuti sul gate flottante, creano un campo elettrico che modifica la soglia di accensione del MOSFET. In pratica, caricando o scaricando elettroni, si può “programmare” il transistor a un determinato stato, che rimane stabile anche se l’alimentazione viene tolta.
Esempio tecnico: Programmazione di un FGMOS in memoria Flash
- Per scrivere dati, una tensione elevata viene applicata tra source, drain e gate per generare elettroni “hot” che attraversano l’ossido e si accumulano nel floating gate.
- Questi elettroni cambiano la soglia di soglia del transistor, che può essere letta come uno “0” o un “1” digitale.
- Per cancellare il dato, viene applicata una tensione opposta che fa uscire gli elettroni dal floating gate, ripristinando il transistor al suo stato originale.
- Questo meccanismo permette di scrivere e riscrivere molte volte dati in dispositivi come le memorie flash NAND usate in chiavette USB e SSD.
Caratteristiche elettriche e fisiche del FGMOS
Perché il FGMOS è così utile?
Il motivo principale per cui i FGMOS sono così importanti è la loro capacità di conservare l’informazione anche senza alimentazione, cosa che rende possibile la costruzione di memorie non volatili come Flash, EEPROM e altre tecnologie di memoria programmabile. Oltre a questo, negli ultimi anni il concetto di floating gate è stato utilizzato anche in circuiti analogici programmabili, dove la carica immagazzinata modifica parametri del circuito in modo persistente ma modificabile.
Un esempio interessante è l’uso di FGMOS in sensori analogici programmabili, dove puoi calibrare un dispositivo caricando una certa quantità di carica sul floating gate per adattare il comportamento del circuito alle condizioni specifiche dell’applicazione.
Spesso, quando lavoro con circuiti integrati analogici programmabili, vedo che il FGMOS permette di avere una precisione e una flessibilità impensabili con MOSFET standard. Se ti piace l’idea di circuiti che si “programmano” elettricamente senza componenti meccanici o software complessi, il floating gate è la chiave.
Domani, se ti va, possiamo approfondire il tema delle tecniche di programmazione della carica nel floating gate, come il tunneling quantistico e l’iniezione di elettroni hot, che sono la base per comprendere come funzionano in dettaglio le memorie Flash e altri dispositivi simili. A presto!
