Programação para a Terceira Prova

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1 PS 3 rodução à Elerôica Programação para a Terceira Prova 0ª Aula: ealhes o fucioameo do MOSFET caal Caracerísicas do MOSFET caal p Ao fial desa aula você deverá esar apo a: - Explicar efeios de seguda ordem presees as leis do MOSFET - isiguir o MOSFET caal do MOSFET caal p - Projear circuios para MOSFETS - Empregar em circuios as equações do MOSFET - Aalisar circuios de polarização com rasisores FET

2 Região Triodo: 0< S - e > S S Região de Sauração: 0< - S e > Resumido o NMOSFET Parabólica ε ode k.c x Região de Core: ou - 0 =0 iear ( se S << - r S C 1 (superfície =450cm /s p(superfície =100cm /s 1 0,34510 F / 1 si 110 F / cm C v S (Parâmero de Trascoduâcia do processo [A/ ] cm Caracerísicas de Corree-Tesão do NMOSFET Tipo Eriquecimeo S S >

3 Um Modelo de Circuio para a Região de Sauração ( S > imiar ere riodo e sauração: v S = v - Modelo Geral, válido para qualquer sial (AC ou C a região de sauração Relembrado Exemplo 4.5 Aalise o circuio abaixo e deermie odas as esões os ós e correes os ramos. Cosidere = 1,0 e k =0,0 ma/ e (/ = 50/1 m/m 5!!! G = 0 Resumido o NMOSFET Região Triodo: Parabólica k Região de Sauração: 0< S - S S Equações de =f(, S de 1 a Ordem 0< - S ε ode k.c x iear ( se S << - Região de Core: ou - 0 =0 C v S rs 1 C (Parâmero de Trascoduâcia do processo [A/ ]

4 Exemplo 4.5 Aalise o circuio abaixo e deermie odas as esões os ós e correes os ramos. Cosidere = 1,0 e k =0,0 ma/ e (/ = 50/1 m/m Supodo a Sauração! Região de Sauração: 0< - S ε ode k.c x Equação da malha de erada: (Parâmero de Trascoduâcia do processo [A/ ] 5 R 5 R S S 5!!! G = 0 k ma (5 RS 1 ma ma 1 (5 R 1 1 (4 6 S k 1 ma (1648k k ,89mA ,50mA Se 0,89mA 6k 5,34 ( ou ( S G G Se 0,5mA 6k 3 e S S 73 4 e S ( sauração Região de Sauração S > imiar ere riodo e sauração: v S = v - NMOS S fixo! NMOS a sauração

5 A Resisêcia de Saída Fiia a Sauração (modulação do comprimeo de caal (1. S com S r o A A 1 S TOTA ro TOTA adicioal TOTA S ( 1 TOTA S Modelo de circuio equivalee para grades siais de um NMOSFET operado em sauração icorporado r 0 v 1 i k (. REA vs idealizado ode r o 1 1 A

6 Modelo de circuio equivalee para grades siais de um NMOSFET operado em sauração icorporado r 0 i iadicioal r o 1 ode 1 A Região de Sauração: Modelo para grades siais Modelo de circuio equivalee para grades siais de um NMOSFET operado em sauração icorporado r 0 1 ro ode 1 A

7 Região Triodo: Equações de =f(, S de 1 a Ordem 0< S - e > S S Região de Sauração: 0< - S e > NMOSFET Parabólica 1 (Parâmero de Trascoduâcia do processo [A/ ] ε S ode k.c x Região de Core: ou - 0 =0 iear ( se S << - r S C 1 (superfície =450cm /s p(superfície =100cm /s 1 0,34510 F / 1 si 110 F / cm C v cm S O Trasisor MOSFET - Caal P (PMOS Foe(S Pora(G reo( P+ P+ N Subsrao (B

8 Região Triodo: 0< S - Equações de =f(, S de 1 a Ordem E > S S Região de Sauração: 0< - S E > NMOSFET Parabólica 1 (Parâmero de Trascoduâcia do processo [A/ ] ε S ode k.c x Região de Core: ou - 0 =0 iear ( se S << - r S C 1 (superfície =450cm /s p(superfície =100cm /s 1 0,34510 F / 1 si 110 F / cm C v S cm

9 Caracerísicas de Corree-Tesão do NMOSFET e do PMOSFET ipo Eriquecimeo PMOS ( < 0!!! NMOS < > Região Triodo: PMOSFET Parabólica p 1 - S < 0 e < si 110 F / cm iear ( se S << - pc v S S S rs 1 pc Região de Sauração: S - < 0 e <, S e < 0 1 p S Região de Core: ou - 0 =0 (superfície =450cm /s p(superfície =100cm /s 1 0,34510 F / (Parâmero de Trascoduâcia do processo [A/ ] ε p ode kp p.c x cm

10 Modelagem do Efeio de Corpo (efeio de ª ordem Um ipo de amplificador uma seguda pora... (backgae Foe ão esá o erra, mas subsrao esá!!! SB??? Modelagem do Efeio de Corpo 0 [. f SB. ] f Tesão de imiar de Corpo Poecial de superfície qnas ode f 0,6 ; 0,4 C 1/

11 O Efeio da Temperaura Tao como k são sesíveis à emperaura: p S S dimiui (em módulo m/ C ( aumea k dimiui com a emperaura e é o efeio domiae Assim, MNU com o AUMENTO da emperaura Perfil de um Circuio egrado CMOS NMOS PMOS B S G G S B P+ N+ N+ P+ P+ N+ P N N - N+

12 O que esá por rás do aúcio da el EEE Specrum: 9 May 011 as edesday, el aouced a big chage o he elecroic swiches a he hear of is CPUs. Goig forward, he firm will be usig hree-dimesioal rasisors o ake he place of log-used plaar devices. The ew rasisors dubbed "ri-gaes" are a variaio o he FiFET, a rasisor desig ha subsiues he fla chael hrough which elecros flow wih a 3- ridge, or fi. Poppig he chael ou of plae ad drapig he gae which swiches he rasisor o ad off over i will allow el o shrik he smalles feaures i is rasisors from 3 aomeers o m while cuig power cosumpio i half. This fea would be impossible o do wih he rasisor desig he compay had bee usig.

13 O que esá por rás do aúcio da el 3 O que esá por rás do aúcio da el How did his 3- desig wi is way io producio? e asked he coiveor of he FiFET, EEE Fellow Chemig Hu, a professor emerius a he Uiversiy of Califoria, Berkeley, how he ew rasisors go heir sar, why we eed hem ow, ad where hey will go from here. hp:// hp://

14 O que esá por rás do aúcio da el EEE Specrum: e ve bee shrikig wo-dimesioal, or plaar, rasisors jus fie for 50 years. hy are we seeig a swich o hreedimesioal FiFETs? Chemig Hu: ll disill he problem wih plaar rasisors o a sigle poi. all sems from he fac ha i is very difficul o ur off a rasisor whe i s very small. oher words, you ca sop he curre flowig hrough he rasisor whe you do wa he curre o flow. ll use a aalogy o explai his. There is a garde hose lyig o a soggy law, ad you wa o sop he waer from flowig io his law. f here s a log hose, you ca call your frieds o come i ad pu 10 pairs of hads dow, adyou ca sop he waer. Now imagie you shore he hose so you cao eve pu oe palm o i o sop i. Now you shore i eve more, so you ca oly pu oe figer o i. s impossible o sop. he pas 10 years, people have deal wih his garde hose problem i various ways, ad oe way has bee o sacrifice power. For 50-m rasisors, he power-supply volage was.5 vols; for 180 m, i was 1.8 ; for 130 m, i was 1.3. The paer was very regular uil 90 m, bu i reached a limi. sead of 0.9, you kow wha he idusry used? 1.. Eve a 45 m, he idusry sill used 0.9 isead of O que esá por rás do aúcio da el EEE Specrum: So curre is leakig eve whe he rasisors are off. To ge aroud ha problem, you have o use a higher volage o make he differece bewee o ad off more obvious? Chemig Hu: Exacly. ha s he cosequece of ha? Power is proporioal o he square of he volage. So if you use wice as high a volage as he hisorical red, your cellphoe will cosume four imes he power. The pai is jus oo big o keep goig ha way. e hough plaar echology would ru ou of seam someime afer 5 m, ad i did. EEE Specrum: How do FiFETs help fix he leaky garde hose problem? Chemig Hu: Remember, he hose is o a soggy, sof law. So wha if isead of pressig your figer o his garde hose, you pich your figers o he wo sides of he garde hose? Tha s he aalogy. The weak poi, he soggy law, is he silico subsrae. So you really have o do somehig o boh sides so you re pichig agais somehig firm, a ha s wha he FiFET is doig. e should pich he chael [where elecros flow] o wo sides ad o op. The more pichig sides, he beer. Pichig he hose will allow us o use a much, much shorer hose. Tha s exremely impora. Makig higs small is really he key of makig he elecroics cheaper, faser, ad lower power.

15 O que esá por rás do aúcio da el EEE Specrum: The idea for FiFETs has bee aroud for a while. How did i all ge sared? Chemig Hu: ARPA [he efese Advaced Research Projecs Agecy] se ou a reques for proposals i 1996 for ideas o develop elecroic swiches beyod 5 m. A he ime, he idusry was usig 50-m rasisors, ad he geeral view was ha rasisors could o be scaled below 100 m. Bu my sudes ad had already bee hikig abou how o ge rasisors o scale o 5 m ad beyod. There was a quick meeig probably lasig oly five miues bewee myself ad wo colleagues Professor Tsu-Jae Kig iu ad Professor Jeff Bokor. The meeig was shor because we already kew wha o do. was o a fligh o a coferece i Japa, ad had abou 10 hours, so jus wroe dow he echical proposal i loghad. proposed wo srucures ha we d bee hikig abou for a while. Oe was FiFETs, ad he oher is wha we call a ulrahi-body silico-o-isulaor (UTB SO. e go he corac i 1997, ad ha gave us he resources o demosrae FiFETs experimeally. A youg graduae sude amed Xuejue "Cahy" Huag made he workig device, ad he eam of hree professors ad 11 sudes ad visiig researchers published i i O que esá por rás do aúcio da el Published: 1999

16 O que esá por rás do aúcio da el EEE Specrum: How did he idusry reac o he FiFET paper? Chemig Hu: was a isa hi. remember Cahy ad were ivied o el Saa Clara jus a couple of mohs afer he publicaio, ad i ha same year, 000, was ivied o el Orego wice. A he ime, people were askig me how log i would ake for he idea o ge io producio. said abou 10 years, so guess was off by oe....