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PSI22231 PSI 2223 – Introdução à Eletrônica Programação para a Terceira Prova.

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1 PSI22231 PSI 2223 – Introdução à Eletrônica Programação para a Terceira Prova

2 PSI ª Aula: A equação da corrente I D em um MOSFET Ao final desta aula você deverá estar apto a: -Contar um pouco da história do transistor de efeito de campo (FET) -Explicar porque empregamos os nomes MOSFET canal n ou MOSFET canal p -Mostrar o princípio de funcionamento do FET tipo MOS -Explicar o comportamento da corrente de dreno em um gráfico corrente de dreno em função da tensão dreno-fonte -Identificar as regiões triodo e de saturação, mostrando onde o transistor MOSFET possui uma relação ôhmica entre I D e V DS

3 PSI22233 Relembrando: Aplicando um pequeno valor de V DS (V DS < 100~200 mV) (região triodo com comportamento resistivo) N N P Vamos adotar comportamento resistivo para V DS < 100mV

4 PSI22234 N N P A operação com o Aumento de V DS (região triodo mas 100mV < V DS V GS - V t ) Figura 5.5

5 PSI22235 Resumindo a Região Triodo N N P (V DS 100 mV) 100mV < V DS V GS V t

6 PSI22236 Canal 100 mV 100mV V DS V GS 0 V V DS v(x) x y óxido metal rxrx r TOTAL x Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo com comportamento resistivo

7 PSI22237 V GS 0 VV DS x y óxido metal x 100mV < V DS V GS V t dx t ox I D ?? Porta dx Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo com comportamento não resistivo (não linear)

8 PSI mV < V DS V GS V t Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo não linear

9 PSI mV < V DS V GS V t kn´kn´ Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo não linear Nosso critério de V DS < 100mV na verdade é V DS << V GS – V t !!!

10 PSI V DS > V GS - V t I D praticamente constante e igual a I D quando v DS = v GS -V t Deduzindo a lei do transistor FET para a região de saturação

11 PSI V DS > V GS - V t I D praticamente constante e igual a I D quando v DS = v GS -V t Deduzindo a lei do transistor FET para a região de saturação

12 PSI Equações de I D =f(V GS, V DS ) de 1 a Ordem Região Triodo: 0< V DS V GS -V t Região de Saturação: 0< V GS -V t V DS onde (Parâmetro de Transcondu- tância do processo [A/V 2 ]) NMOSFET Resumindo o NMOSFET Região de Corte: V GS V t ou V GS -V t 0 I D =0 Linear ( se V DS << V GS -V t ) Parabólica

13 PSI Uma Palavra sobre a Região de Corte V GS > V t Supusemos que quando V GS < V t o MOSFET está completamente cortado No entanto quando V GS levemente menor que V t um pequena corrente I D flui É a chamada região de sub-limiar (sub-threshold), onde no fundo I D guarda uma relação exponencial com V GS Essa região de sublimiar encontra um número cada vez maior de aplicações nos dias de hoje pois consome menos potência

14 PSI Exemplo 4.1 Considere um processo tecnológico onde L min =0,4 m, t ox = 8 nm, n =450 cm 2 /Vs, V t =0,7V. (a)Determine C ox e k n ´ (b)Para um MOSFET com W/L = 8 m/0,8 m, calcule os valores de V GS e V DSmin necessários para operar o transistor na saturação com uma corrente I D =100 A (c)Para o dispositivo em (b) determine o valor de V GS onde o transistor opera como um resistor de 1000 para pequenos V DS


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