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IE733 – Prof. Jacobus8a Aula
Cap. 3 A Estrutura MOS de
Três Terminais(parte 1)
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MOS de 3 Terminais ou Diodo Controlado por Porta
Si - p
n+
VC
VG
VB
• É um capacitor MOS com uma junção ou diodo n+pjustaposta, que permite o acesso e controle do canal.• VC permite alterar o potencial e as cargas no canal.• Este estudo permite entender e caracterizar a estru-tura do transistor MOS.
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3.2 Conta-tando a Camada
de Inversão
• a) e b): cargas e potenciais como no MOS-2T; poiso sistema continua em equilíbrio.• c) e d): sistema fora de equilíbrio; dentro das regiõesde depleção: EFn- EFp=qVCB; afeta cargas e potencias
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Em equilíbrio – VCB = 0
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Fora de equilíbrio e VCB (=VR) > 0
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i) Suponha: VCB = 0 e VGB > VH0 S1 = 0
ii) Aumentando VCB > 0 (n+) > S1
elétrons do canal serão drenado para o diodo n+
QI’ , ou mesmo QI’ = 0
iii) É possível repor QI’ por VGB ; tal que:S2 = S1 + VCB
QI’ f(S), porém, QI’ = f(S-VCB)
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MOS-2T:
tFS
iF
eNn
enn
AS
kTEEi
/)2(
/)(
VG
Ev
Ei
Ec
EFpqVc BEFnVG Ev
Ei
Ec
EF
MOS-3T:
tCBFS
iFn
VAS
CBFpFn
kTEEi
eNn
qVEE
enn
/)]2([
/)(
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O MOS-3T apresenta corrente reversa:• na junção n+p• na junção induzida do canal n – p
Iremos desprezar esta corrente!
A expressão para p será como no MOS-2T,pois o nível EFp não é afetado por VCB dentro dosubstrato p:
tS
FiFpi
eNp
enenp
AS
kTEEi
kTEEi
/
/)(/)(
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Na inversão (ns > ni), valem as mesmas equaçõesbásicas do Cap.2, com adaptação em QI’:
MSSoxGBV
0''''''' BIoGCoG QQQQQQQ
oxoxG CQ ''
)(2 /)]2(['S
VtSAsI
tCBFSeNqQ
SoxSASB CNqQ '' 2
(I)
(II)
(IV)
(V)
(VI)
Na exponencial trocamos (S-2F) por (S-2F–VCB),já que S deve “vencer” (2F+VCB) para ter a mesmaconcentração ns (Ver problema 3.12).
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A partir das 5 equações podemos determinar os demais parâmetros como no Cap.2:
tCBFS VtSSFB
ox
IBSFBGB
eV
C
QQVV
)2([
'
''
Dados VGB e VCB, obtém-se S por método numérico.
a)
b))(
'
'''
ox
BSFBGBoxI C
QVVCQ
)(''SSFBGBoxI VVCQ
ou
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c) '''' )( oSFBGBoxoxoxG QVVCCQ
d)
GB
Gg dV
dQC
'' ''''''
11111
iboxcoxg CCCCCC
tCBFs
tCBFs
tCBFs
Vts
V
Ai
Vts
Asb
e
eNqC
eNqC
)]2([
)]2(['
)]2([
'
22
2
12
Note que Cb’=Ci’ quando S = 2F+VCB,no caso MOS-2T isto ocorre em S = 2F.
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Tracejado VCB = 0Linha cheia VCB >0
Diferença em relaçãoao MOS-2T: Cg’(LF) = Cg’(HF), pois contato com n+
pode fornecer QI’para acompanhar QG’
Similar ao MOS-2T:lnQI’ é linear em I.Fraca;QI’ é linear em I. Forte.
Fig.3.2Fig 3.2
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Limites de Inv. Fraca:• Inferior: S = F+VCB VGB=VLB
• Superior: S = 2F+VCB VGB=VMB
Se aumentarmos VCB as curvas deslocam-se paraa direita:
• VCB impede a formação de QI’ para S<2F+VCB
• QG’ será neutralizado por QB’ dB• Quando dB dj S j VCB+VBI permiteformar o canal com QI’
Se novamente aumentarmos VCB • QI’• necessitamos VGB para recompor QI’.
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S x VGB parame-trizado com VCB:
Fig. 3.3
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Para VGB onde QI’ é desprezível S = sa.
sasaFBox
BsaFBGB V
C
QVV
'
'
saFBGBS VV
22
42
Corresponde à curva tracejada. )( CBsa Vf
Para VGB tal que QI’ não seja desprezível, próximo a (2F+VCB)
tCBFS VtSSFBGB eVV )]2([
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Na região onde QI’é desprezível:
)(21
1
GBsa
GB
S
Vn
dV
dn
(n = 1 a 1.5)É comum trocar polarização da Fig.3.1c pelo da Fig.3.1d
CBGCGB VVV
Trocar o eixo VGB por VGC na Fig.3.2
HHB
MMB
LLB
VV
VV
VV
Fig.3.4