MOSFET: Polarização do MOSFET Aula 4

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1 MOSFET: Polarização do MOSFET Aula 4 69 Aula Matéria Cap./página 1ª 03/08 Eletrônica PS33 Programação para a Primeira Prova Estrutura e operação dos transistores de efeito de campo canal n, características tensão-corrente. Sedra Cap. 4 p ª 05/08 edução da equação de corrente do MOSFET canal n, resistência de saída na saturação, Exemplo 4.1. Sedra, Cap. 4 p ª 10/08 Características do MOSFET canal p, efeito de corpo, sumário, exercícios. Sedra, Cap. 4 p ª 1/08 Polarização cc. Exemplos 4., 4.5 e 4.6. O MOSFET como amplificador e como chave (apenas destacar a curva de transferência) Sedra, Cap. 4 p ª 17/08 O MOSFET como amplificador, modelo equivalente para pequenos sinais, Exemplo Sedra, Cap. 4 p ª 19/08 Configurações básicas de estágios amplificadores MOS. Conceituação. Fonte comum e fonte comum com resistência de fonte. Sedra, Cap. 4 p ª 4/08 esposta em baixa frequência do fonte comum Sedra, Cap. 4 Sedra, Cap. 4 p ª 6/08 esposta em alta frequência do fonte comum Sedra, Cap. 4 Sedra, Cap. 4 p ª Aula de ExAula avulsa de exercícios (horário 13:00h 15:00h) 1a. Semana de provas (9/08 a 0/09/016) ata: xx/xx/016 (xx feira) Horário: xx:xxh 70 1

2 4ª Aula: O Transistor de Efeito de Campo Polarização do MOSFET - Ao final desta aula você deverá estar apto a: - Analisar circuitos de polarização para MOSFETs - Projetar circuitos para MOSFETS - Explicar a diferença entre as técnicas de análise de circuitos para MOSFETs e para bipolares - Explicar a diferença entre transistores MOS normais (enriquecimento) e MOS tipo depleção 71 Características de Corrente-Tensão do NMOSFET e do PMOSFET (tipo enriquecimento) PMOS (Vt < 0!!!) NMOS V GS <V t V GS >V t

3 egião Triodo: PMOSFET (enriquecimento) Parabólica = k p L V GS -V t V S < 0 e V GS < V t V S ( VGS Vt ) VS egião de Saturação: V S V GS -V t < 0 e V GS < V t = k L V GS, V S e V t < 0 egião de Corte: V GS V t ou V GS -V t 0 =0 ( VGS Vt ) ( 1 + λ ) p V S Linear ( se V S << V GS -V t ) r S μ C = 1 p μ μ ε ε n(superfície) =450cm /Vs p(superfície) =100cm /Vs 1 ox = 0, / 1 si = 1 10 F / cm ox μ C p L ox ( v L GS ( v V ) v GS t F cm V S (Parâmetro de Transcondutância do processo [A/V ]) με p ox onde k p = = μ p.cox 1 xox e λ = V A t ) 3

4 Características de Corrente-Tensão do NMOSFET e do PMOSFET tipo Enriquecimento v GS V v v V t S GS t 1 1 ro = onde λ = λ V A v GS V v v V t S GS t 1 1 ro = onde λ = λ V A O Efeito da Temperatura Tanto V t como k são sensíveis à temperatura: = k p L V S ( VGS Vt ) VS V t diminui (em módulo) mv/ C ( aumenta) k diminui com a temperatura e é o efeito dominante Assim, para um mesmo V S, MNU com o AUMENTO da temperatura 4

5 Perfil de um Circuito ntegrado CMOS Exemplo 4. Projete o circuito abaixo para =400 μa e V = +0,5V, sabendo-se que V t =0,7 V, μ n C ox = 100 μa/v, L = 1 μm e = 3 μm (λ = 0). ( V V ) ε ox GS t = μn + S x ox L (( VG VS ) Vt) ( 1 λv ) ε ox = μn + V xox L ( 1 λ ( VS )) 5

6 Exemplo 4. Projete o circuito abaixo para =400 μa e V = +0,5V, sabendo-se que V t =0,7 V, μ n C ox = 100 μa/v, L = 1 μm e = 3 μm (λ = 0). (( VG VS ) Vt) ε ox = μn V xox L ε (( V ) ) G V Vt ox S = μn x ox L ( V 0,7) ( 1 λ ( VS )) 3 GS 400 = ( 100) ( VGS 07, ) = ± 05, V 1 V V = 1, V V = 0V V = 1, V S G S VS VSS ( 1, ) ( 5, ) = = = 35, kω 04, V V 5 (,) 05 = = = 5kΩ 04, G S Exemplo 4.4 Projete o circuito abaixo para V = 0,1V. Qual a resistência efetiva entre dreno e fonte? Considere V t = 1 V e k n (/L) = 1 ma/v V = 01, V ( V V ) = 5 ( 1) = 8V S GS t = 04, ma ou = 0395, ma se não linearizarmos V V 5 0, 1 = = = 1, 5kΩ 04, VS 01, rs = = = 53Ω 0395, 6

7 Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. 7

8 Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. 8

9 Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. Como resolver esse problema graficamente? 1 Como resolver esse problema graficamente: As Análises que fizemos anteriormente (resistor, diodo) = S e v / nv T Aplicando a lei das malhas: V =. + V V V = V Aplicando a lei das malhas: =. V = 1 V + V (1) Aplicando a lei do resistor: = V 1 () (1) V 1 resistor () (1) 1 Aplicando a lei do diodo: () 9

10 Aplicando a lei das malhas: V =. + V S V = V = 10V S E para o MOSFET? (se na região de saturação) (1) Aplicando a lei do MOSFETna saturação: = ( V V ) GS kn L t () VGS 0,333mA = 1,816V = 18kΩ = 4V Q esolvendo esse problema graficamente Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. 10

11 Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. 0V esolvendo esse problema graficamente Exemplo 4.7 O PMOS e o NMOS do circuito abaixo são casados, isto é, k n (/L)= k p (/L) = 1 ma/v e V tn = - V tp = 1V. Considerando λ = 0 para ambos, determine N e P e v o para v i = +,5V,,5V e 0V. 0V 11

12 Exemplo 4.8!!!!! e 4.1!!! OS MOSFET tipo epleção 1

13 13

14 NMOSFET Tipo epleção apresenta canal implantado entre fonte e dreno) Fonte (S-Source) Porta (G-Gate) M O N N+ S N+ reno (-rain) NMOSFET Tipo Enriquecimento P Substrato (B-Body) Canal implantado NMOSFET Tipo epleção NMOSFET Tipo epleção (V t < 0) 14

15 NMOSFET Tipo epleção (Vt < 0) Características -V GS (Tipo Enriquecimento e tipo epleção) Figura

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