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Prof. SeabraPSI/EPUSP
O Transistor de Efeito de CampoAula 1
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Prof. SeabraPSI/EPUSP
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.
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A patente do Primeiro Transistor (1925)
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A patente do Primeiro Transistor (1925)
vidro
Semicondutor MetalMetal
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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 = − −
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Transistor - NMOSFET
Porta(G)
Dreno(D)
Fonte(S)
Alumínio
Dreno(D)
Alumínio
N+ LL
WW
Porta
P
Substrato (ou Corpo)
N+Fonte Dreno
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Lei de MOORE(≈dobra a quantidade de transistores a cada 18 meses)
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Lei de MOORE
Dreno(D)
Alumínio
N+ LL
WW
Porta
P
Substrato (ou Corpo)
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
21( )2D n ox GS t DS DS
Wi C v V v vL
μ = − −
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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
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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
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> 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
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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
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– – –
>> 100mV
> Vt
Transistor NMOSFET, aplicando VGS > Vt e VDS > 200mVVGS > Vt e VDS > 200mV,ID ≠ 0, Transistor conduz, mas...
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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
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Transistor NMOSFET, aplicando VGS > Vt e VDS > VGS - Vt
– – –
> VGS - Vt
> Vt
VGS > Vt e VDS > VGS - Vt
21( )2D n ox GS t DS DS
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
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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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