IE733 – Prof. Jacobus8a Aula

Cap. 3 A Estrutura MOS de

Três Terminais(parte 1)

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.

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

Em equilíbrio – VCB = 0

Fora de equilíbrio e VCB (=VR) > 0

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)

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([

/)(

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

/

/)(/)(

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).

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

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.

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

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’.

S x VGB parame-trizado com VCB:

Fig. 3.3

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([

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