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EE530 Eletrônica Básica IProf. Fabiano Fruett
Transistores de Efeito de Campo
• Introdução aos MOSFET– Tipo Enriquecimento – Tipo Depleção
• Estrutura e operação Física do MOSFET• Características de corrente e tensão
Introdução
O transistor de efeito de campo tipo metal-óxido semicondutor (MOSFET) éextremamente popular. Funções lógicas digitais e memórias podem ser implementadas com circuitos que utilizam exclusivamente MOSFETS. A maioria dos CIs VLSI (Very Large Scale Integration) éfeita utilizando-se a tecnologia MOS.
2
Lei de Moore em ação
Estado da arte, processo com dimensões de 0.05 µmFonte: Moore 1975
Fonte: Prof. Jacobus Swart, CCS/UNICAMP
3
Wafer de Si processado
Projeção para o estado da arte da tecnologia MOSFET
Fonte: J. Rabaey, Digital Integrated CircuitsSIA´01
4
Lei do Moore expandida
Fonte: Intel
Perspectiva de futuro:Projeto Silicon RadioIntel
Objetivos: • Integrar todos os componentes de um rádio em um único chip• Aumentar a flexibilidade e oportunidade
de aplicações dos produtos Intel (wireless systens).
Fonte: Intel
5
Fig. 5.1
Estrutura física do NMOS tipo enriquecimento
1 µm ≤ L ≤ 10 µm2 µm ≤ W ≤ 500 µm
0.02 µm ≤ ≤ 0.1 µm Espessura do óxido
Fig. 5.2
Indução do canal
Região depletada de portadores
7
Fig. 5.5
VGS > Vt e
VDS ⇑Estreitamento do canal
Fig. 5.6
Corrente de dreno iD versus a tensão dreno-fonte vDS , para vGS > Vt
8
Fig. 5.11
Característica iD - vDS para um NMOS
( )´ 212D n GS t DS DS
Wi k v V v vL = − −
( )2'12D n GS t
Wi k v VL
= −
Região linear (Triodo):
Região de saturação:
Fig. 5.12
Característica iD – vGS do NMOS na saturação
Vt = 1 V e k’n(W/L) = 0.5 mA/V2
10
Fig. 5.9
Seção transversal de um circuito integrado CMOS substrato P
Modulação do comprimento do canal
11
Modelo equivalente para grandes sinais
constante
1
0GS
D
vDS
irv =
− ∂
≡ ∂
( )2´1 (1 )2D n GS t DS
Wi k v V vL
= − + λ ( )1
20
´2
nGS t
k Wr v VL
λ−
= −
[ ] 10 Dr Iλ −= 0
A
D
VrI
=
A função do substrato – O Efeito de Corpo
SBv
0 2 2t t f SB fV V Vγ φ φ = + + −
Parâmetro de efeito de corpo:
2 A S
ox
qNC
εγ =
Vt corrigido:
12
Sugestão de estudo• Sedra/Smith cap. 5 seções 5.1 e 5.2
– Exercícios e problemas correspondentes
Para saber mais:
Paul R. Gray e Robert G. Meyer, Analysis and Design of Analog integrated Circuits, John Wiley & Sons
T. Tsividis, Design considerations in single-chanel MOS analog integrated circuits – A tutorial”, IEEE JSSC SC 13, pp 383-391, junho de 1978
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