IE733 – Prof. Jacobus 9 a Aula Cap. 3 A Estrutura MOS de Três Terminais (parte 2)

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1 IE733 – Prof. Jacobus 9 a Aula Cap. 3 A Estrutura MOS de Três Terminais (parte 2)

2 3.3 Efeito de Corpo Vimos que: se V CB Q I Devemos V GB para recompor Q I. Mostraremos que V GB necessário é maior que V CB. Isto é o efeito de corpo ou efeito de substrato. Considere polarização como na Fig. 3.1d: Se V CB e V GC = cte Q I, embora (V GB = V GC + V CB ) também tenha (pois V GB = V CB se V GC = cte) Para manter Q I = cte, devemos também V GC V GB > V CB

3 Mas por que Q I com V CB ? Sendo V GC = cte e em inv. forte p/ V CB + V CB aumentando V CB d B Q B Como V GC = cte ox = cte (capacitor entre metal e canal com V GC = cte) Q G = cte. Como Q G = -( Q I + Q B ) = 0 Q I Q to N A pois: necessitamos V GC para recompor Q I maior o efeito de corpo.

4 Similarmente, para t ox maior efeito de corpo. Coef. de Efeito de Corpo: A análise acima falha nas regiões de inversão fraca e moderada, pois nestes casos: S e d B f(V CB ) Mesmo assim, se V CB Q I e necessitamos V GC para recompor Q I Resultado do efeito de corpo: Se V CB V L, V M, V T e V H

5 3.4 Regiões de Inversão 3.4.1 Limites Aproximados

6 Z = vários t = função fraca de parâmetros de processo, T e V CB. V Z = tipicamente 0.5 a 0.6 V p/ T ambiente, N A e t ox típicos e V CB até alguns V V U, V W e V Q serão definidos em 3.5 (limites p/ V GB cte)

7 Variação de V L, V M, V T e V H com V CB : (V T = extrapolação da região linear de Q I x V GC ) A inclinação das curvas é proporcional a = coef. de efeito de corpo. (N A e/ou t ox ) V CB = 0 V L0, V M0, V T0 e V H0. Fig. 3.5

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9 3.4.2 Inversão Forte Para V GB V HB (V CB ) Pode ser > ou < 1; é uma f(V GB, V CB, N A, t ox ). Não é importante ! O importante é:ou seja, C i e C b Em inversão forte C i >>C b e S cte (v. Fig.3.2) Sendo:

10 Se s = 0 + V CB = cte d B = cte = d Bm Como: a) b)

11 Onde: V TB = V de limiar extrapolado no eixo Q I x V GB (Fig.3.2) V T = V de limiar extrapolado no eixo Q I x V GC

12 Ou ainda: Analogamente: Ver Fig. 3.5: V L, V M, V T e V H x V CB

13 (V T – V T0 ) x V CB parametrizado com valores de Já tínhamos: (ver Fig. 3.2d – Transp.5) Fig. 3.6

14 3.4.3 Inversão Fraca Já tínhamos que: Fazendo expansão em série e considerando o termo:

15 Em Inversão Fraca: s f(V CB ) – ver Fig. 3.3 (Parte I, p.14) Podemos reescrever Q I = f 1 (V GB ).f 2 (V CB ), onde: f 1 (V GB ) é a mesma função de Q I do MOS-2T.

16 b) Analogamente ao caso MOS-2T, temos a variação de SQRT( s ) << variação do termos exponencial adotaremos a seguinte aproximação: a) Consideremos V CB = cte = V CB S adotado no SQRT corresponde ao pto. M na Fig. 3.7:

17 Como: n cte na inv. fraca: Fig. 3.7 Fig. 3.8

18 onde n é calculado no pto. M, ou seja: A relação Q I é aproximada, pois n não é cte. Se a derivada de Q I for desejada, a relação resulta em grande erro!

19 3.4.4 Inversão Moderada Métodos para obtenção de Q I = f(V GB,V CB ): a)Calcular s (numericamente) e depois Q I, pelas equações: b) Usar equações explícitas que tem sido propostas. Ver exemplos no próximo item (3.5.3)