PSI 2223 – Introdução à Eletrônica Programação para a Terceira Prova

A equação da corrente ID em um MOSFET 18ª Aula: A equação da corrente ID 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 ID e VDS sedr42021_0307.jpg PSI2223 2

Vamos adotar comportamento resistivo para VDS < 100mV Relembrando: Aplicando um pequeno valor de VDS (VDS < 100~200 mV) (região triodo com comportamento  resistivo) N P Vamos adotar comportamento resistivo para VDS < 100mV PSI2223 3

A operação com o Aumento de VDS (região triodo mas 100mV < VDS ≤ VGS - Vt ) Figura 5.5 PSI2223 4

Resumindo a Região Triodo (VDS ≤ 100 mV) 100mV < VDS ≤ VGS − Vt N P PSI2223 5

Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo com comportamento resistivo 100mV ≤ VDS VGS Canal ≤ 100 mV óxido metal x x y VDS 0 V v(x) rx rTOTAL PSI2223 6

Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo com comportamento não resistivo (não linear) 100mV < VDS ≤ VGS − Vt W Porta dx VGS metal tox óxido x y x 0 V ID?? VDS dx PSI2223 7

Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo não linear 100mV < VDS ≤ VGS − Vt PSI2223 8

Deduzindo a lei do transistor FET para a região triodo não linear 100mV < VDS ≤ VGS − Vt kn´ Nosso critério de VDS < 100mV na verdade é VDS << VGS – Vt !!! PSI2223 9

Deduzindo a lei do transistor FET para a região de saturação VDS > VGS - Vt ID praticamente constante e igual a ID quando vDS= vGS-Vt PSI2223 10

Deduzindo a lei do transistor FET para a região de saturação VDS > VGS - Vt ID praticamente constante e igual a ID quando vDS= vGS-Vt PSI2223 11

Resumindo o NMOSFET Equações de ID=f(VGS, VDS) de 1a Ordem Região Triodo: 0< VDS  VGS-Vt Linear ( se VDS << VGS-Vt ) Parabólica Região de Saturação: 0< VGS-Vt  VDS (Parâmetro de Transcondu- tância do processo [A/V2]) onde Região de Corte: VGS Vt ou VGS-Vt 0 ID=0 PSI2223 12

Uma Palavra sobre a Região de Corte VGS > Vt Supusemos que quando VGS < Vt o MOSFET está completamente cortado No entanto quando VGS levemente menor que Vt um pequena corrente ID flui É a chamada região de sub-limiar (sub-threshold), onde no fundo ID guarda uma relação exponencial com VGS Essa região de sublimiar encontra um número cada vez maior de aplicações nos dias de hoje pois consome menos potência PSI2223 13

Exemplo 4.1 Considere um processo tecnológico onde Lmin=0,4 mm, tox = 8 nm, mn=450 cm2/Vs, Vt=0,7V. Determine Cox e kn´ Para um MOSFET com W/L = 8 mm/0,8 mm, calcule os valores de VGS e VDSmin necessários para operar o transistor na saturação com uma corrente ID=100 mA Para o dispositivo em (b) determine o valor de VGS onde o transistor opera como um resistor de 1000W para pequenos VDS PSI2223 14