o transistor de efeito de campo aula 1

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Prof. SeabraPSI/EPUSP

O Transistor de Efeito de CampoAula 1

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Aula Data Matéria Capítulo/página Teste1 02/08 Estrutura e operação dos transistores de efeito de campo

canal n, características tensão-corrente. Sedra, Cap. 4

p. 141-146 2 04/08 Dedução da equação de corrente do MOSFET canal n,

resistência de saída na saturação, Exemplo 4.1. Sedra, Cap. 4

p. 146-155 3 09/08 Características do MOSFET canal p, efeito de corpo,

sumário, exercícios. Sedra, Cap. 4

p. 155-159 4 11/08 Polarização cc. Exemplos 4.2, 4.5 e 4.6

O MOSFET como amplificador e como chave (apenas destacar a curva de transferência)

Sedra, Cap. 4 p. 160-165

Teste 01(11h10)

5 16/08 O MOSFET como amplificador, modelo equivalente de pequenos sinais, Exemplo 4.10.

Sedra, Cap. 4 p. 175-184

6 18/08 Configurações básicas de estágios amplificadores MOS. Conceituação. Configuração fonte comum.

Sedra, Cap. 4 p. 185-191

Teste 02(11h10)

7 23/08 Amplificador fonte comum com resistência de fonte. p. 191-1938 25/08 Resposta em baixa frequência do fonte comum Sedra, Cap. 4

p. 206-208Teste 03(11h10)

9 30/08 Resposta em alta frequência do fonte comum Sedra, Cap. 4 p. 203-206

10 01/09 Projeto Amplificador de pequenos sinais MOS para experimento 06 de lab de eletrônica. Amplificador MOS

porta comum

Avulso Teste 04(11h10)

Semana da Pátria (04/09 a 08/09/2017)

Eletrônica II – PSI3322Programação para a Primeira Prova

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1ª Aula: O Transistor de Efeito de Campo (FET)

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

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Transistores de Efeito de Campo (FET – Field Effect Transistors)

•JFET (Junction)

•MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor)

•MESFET (MEtal-Semiconductor)

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O Primeiro Transistor

O físico Julius Edgar Lilienfeld patenteou o transistor em 1925, descrevendo um dispositivo similar ao transistor de efeito de campo (FET). No entanto, Lilienfeld não publicou nenhum artigo científico sobre sua descoberta nem a patente cita nenhum dispositivo construído.

Em 1934, o inventor alemão Oskar Heil patenteou um dispositivo similar.


A patente do Primeiro Transistor (1925)

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A patente do Primeiro Transistor (1925)

vidro

Semicondutor MetalMetal


Transistor NMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, canal N, tipo Enriquecimento)

VDS

VGS

IDS

N+ N+

P

Porta(G-Gate) Dreno

(D-Drain)Fonte

(S-Source)

Substrato(B-Body)

MetalÓxidoSem.N+ N+

P

Porta(G-Gate) Dreno

(D-Drain)Fonte

(S-Source)

Substrato(B-Body)

MetalÓxidoSem.

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N+

Metal (condutor) Óxido de porta

(isolante)

L

W

xoxPorta

VDS

VGS

P

Substrato (ou Corpo)

IDS

N+VGS

IDS

Transistor NMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, canal N, tipo Enriquecimento)

Fonte Dreno

21( )2D n ox GS t DS DS

Wi C v V v vL

μ = − −


Transistor - NMOSFET

Porta(G)

Dreno(D)

Fonte(S)

Alumínio

Dreno(D)

Alumínio

N+ LL

WW

Porta

P


N+Fonte Dreno

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Lei de MOORE(≈dobra a quantidade de transistores a cada 18 meses)


Lei de MOORE

Dreno(D)

Alumínio

N+ LL

WW

Porta

P


N+Fonte Dreno

micr

on

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O Transistor FET moderno

Lporta = 35 nmtox = 1.2 nm μn = Silício tensionado de 2ª geraçãoRon = NiSi para baixa resistência parasita

FET tecnologia 65nm


Wi C v V v vL

μ = − −


1: Se a Fonte e o Substrato estiverem aterrados, não haverá corrente na junção Fonte-Substrato.2: Se a tensão aplicada no dreno for positiva, a junção dreno-substrato estará reversamentepolarizada, e portanto não haverá corrente significativa nestes terminais.3: A porta é isolada do substrato. Nesta condição não haverá corrente fluindo em nenhum dos terminais.

Transistor NMOSFET : Região de Corte

N N

IsolanteMetal

Porta (VGS)Fonte Dreno (VDS)

Substrato (VB)L

P

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Testando o comportamento do Transistor NMOSFETVDS ≈ 100mV e VGS=0

– – –

VGS =0 → ID = 0, Transistor no Corte

pequeno ≈ 100mV


Transistor NMOSFET, VDS ≈ 100mV e aplicando VGS

– – –

ID = 0, Transistor no Cortepequeno ≈ 100mV

< Vt (tensão de limiar, ou threshold)

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– – –

VGS > Vt, há canal,ID ≠ 0, Transistor conduz

pequeno ≈ 100mV

> Vt (tensão de limiar, ou threshold)

camada dedepleção

camada deinversão

Transistor NMOSFET, VDS ≈ 100mV e aplicando VGS


> Vt

Transistor NMOSFET, aplicando VGS(Pensando no MOSFET como um Resistor)

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> Vt

VGS > Vt, há canal,ID ≠ 0, Transistor conduz

1.DSsi

RW t

ρ=

Transistor NMOSFET, aplicando VGS


Aplicando um pequeno valor de VDS (0~200mV)e mantendo VGS constante(canal comportamento ≈ resistivo)

N NP

Vt + 1V

Vt + 2VVt + 3V

Vt + 4VVDS pequeno variando de 0 a 200mV

ID

10

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– – –

>> 100mV

> Vt

Transistor NMOSFET, aplicando VGS > Vt e VDS > 200mVVGS > Vt e VDS > 200mV,ID ≠ 0, Transistor conduz, mas...


N NP

A operação com o Aumento de VDS

Vt + 3V

3V=VGS-Vt

2V

3V VGS-Vt

2V

N NP

Vt + 3VVDS pequeno ≈100mV

VDS<100mV

VDS >100mV

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– – –

> VGS - Vt

> Vt

Transistor NMOSFET, aplicando VGS > Vt e VDS > VGS - Vt

VGS > Vt e VDS > VGS - Vt


Transistor NMOSFET, aplicando VGS > Vt e VDS > VGS - Vt

– – –

> VGS - Vt

> Vt

VGS > Vt e VDS > VGS - Vt


Wi C v V v vL

μ = − −

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Assim:Aplicando um pequeno valor de VDS (VDS < 100~200 mV)(região triodo com comportamento ≈ resistivo)

N NP

Vamos adotar comportamento resistivo para VDS < 100mV


N NP

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

Figura 5.5

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Resumindo a Região Triodo

N NP

(VDS≤ 100 mV) 100mV < VDS≤ VGS − Vt

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