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IE327 – Prof. Jacobus Cap. 8 Modelagem de Pequeno Sinal para Baixas e Médias Freqüências (parte 2)

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1 IE327 – Prof. Jacobus Cap. 8 Modelagem de Pequeno Sinal para Baixas e Médias Freqüências (parte 2)

2 8.3 Modelo de Pequeno Sinal para a parte Intrínseca em Freqüência Média - Anteriormente, considerou-se um pequeno sinal de Baixa Freqüência variando ao redor das tensões d.c.. Desprezou-se o Efeito de Carga Armazenada. Mas o que é Efeito de Carga Armazenda ? Antes (sempre), havia isso...

3 - Agora (seção 8.3), considera-se Operação Quase- Estática e leva-se em conta parte do Efeito de Carga Armazenda. Aplicar-se-á Média Freqüência… P1.: Mas o que é Operação Quase - Estática R1.: Os vários valores de tensão ocasionarão valores de corrente e cargas elétricas como se fossem grandezas d.c. P2.: Não é estranho as correntes continuarem a ser como se as tensões fossem d.c. e não serem a soma de uma componente devido aos capacitores com as próprias correntes d.c. ?

4 - Será considerado inicialmente apenas a parte Intríseca e na seção 8.4 adiciona-se os efeitos da parte Extrínseca. - A Ionização de Impacto é desconsiderada... Essa é aquela que foi considerada nas seções anteriores deste capítulo, que produziam uma corrente.

5 Capacitâncias Intrínsecas. O índice 0 ao lado das grandezas significa Ponto Quiescente. ( Fig a ) Transistor polarizado Com 4 tensões d.c. em um certo ponto de operação.

6 ( Fig ) Medida das Capacitâncias Intrínsecas. Considera-se: -Inv. Forte; -Aumento de tensões; -Estado Permanente das tensões de antes e depois da variação.

7 ( Fig b ) Efeito de um pequeno Aumento na Tensão de Fonte (Vs). Capacitâncias surgidas devido a : Do cap. 3

8 ( Fig ) Significado de Cgs, a Capacitância Intrínseca de gate-source para pequeno-sinal. Apresentação em detalhe de uma das capacitâncias surgidas devido a variação de tensão na Fonte...

9 ( Fig c ) Efeito de um pequeno aumento na Tensão de Dreno (Vd). Capacitâncias surgidas devido a : Do cap. 3

10 ( Fig d ) Efeito de um pequeno aumento na Tensão de Corpo (Vb). Capacitâncias surgidas devido a : Do cap. 3

11 (8.3.1) (8.3.2) (8.3.3) (8.3.4) (8.3.5)

12 Circuito Equivalente de Pequeno Sinal ( Fig ) Simples Circuito Equivalente de Pequeno Sinal para o transistor mos.

13 - Princípio da não-interferência : Exemplo: Causa uma carga no terminal g. e não interferem no Efeito Capacitivo de. O neles.

14 Até quanto é Freqüência Média ? Trabalhando na Inversão Forte, pode-se dizer que o limite superior de freqüência é PROPORCIONAL ( não igual ) a: ( ) ou até Exemplo: Limite de validade

15 Agora, vou ter que desenvolver as 5 capacitâncias obtidas anteriormente...Ou seja, colocá-las em termos de tensões nos terminais... P.: Como fazer isso ? É complicado ? R.: Isso será realizado considerando-se as 3 regiões de inversão separadamente e usando as equações de Cargas Elétricas já desenvolvidas ao longo do Capítulo 4 e Capítulo Se usarmos as equações do Modelo Completo de Cargas, as novas esquações resultantes serão complexas, mas, usando-se o Modelo Simplificado de Cargas ( sec ) ficará mais simples e ainda assim aceitável.

16 Para a Inversão Forte : (7.4.15) (7.4.17)

17 Para a Inversão Forte : (continuação) Dependendo do valor escolhido para α, as derivadas podem ser complexas ou não ! (Faz-se, então, duas considerações): Adota-se α = α1 (como no Cap. 4) e considera-se que a variação de α1 com VS e VB é desprezível. P.:Qual a motivação dessa última assumption ? R.: Fazer α1 uma constante.

18 Para a Inversão Forte : (continuação) Após todas essas considerações, obtém-se:

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21 O Porquê Matemático do comportamento dos gráficos anteriores : Lembrar-se: Aumenta VSB, o VGS Diminui.... VGB = VGS+VSB

22 Como ficam as Capacitâncias na Inversão Forte e Não-Saturação : e Consideração:

23 O Porquê intuitivo dos valores das capacitâncias na Não-Saturação : Lembrar-se do significado Físico da Capacitância de Junção (Cap. 1), para explicar porque Cgb=0

24 Como ficam as Capacitâncias na Inversão Forte e Saturação : e Consideração:

25 Inversão Moderada: Não tem equações de cargas desenvolvidas especificamente para essa região... Por isso, é melhor desenvolver equações de capacitância a partir de um Modelo Geral de Cargas para, assim, também avaliar a Inversão Moderada. Expressões para Inversão Moderada serão vistas adiante.

26 Inversão Fraca: (7.4.33) (8.3.5) (7.4.34) (8.3.33) (8.3.32)

27 Modelo Geral de Folha de Cargas

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29 Depleção (8.3.36)

30 Acumulação (7.4.51) (8.3.37) Quando VGB está muito perto de VFB, a consideração de uma fina folha de cargas acumuladas se desfaz...

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32 Efeitos de Pequena Dimensão -Saturação de velocidade, modulação de canal, cálculos 2D. -As expressões de Carga levam em conta valores efetivos para contornar os efeitos.

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34 Capacitâncias Extrínsecas

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36 Capacitância de gate É multiplicado por 2, pois Cob é a contribuição de cada lado do canal

37 Capacitância de junção Capacitância de junção (ou seja, substrato)

38 Capacitância de proximidade de Fonte e Dreno Difícil de avaliar, mas pode ser desprezado ! Exceto para canal curto P.: Por que é difícil avaliar ? R.: Por causa das paredes de source e drain serem não – retas.

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