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23ª Aula: O MOSFET como Amplificador
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Distinguir a aplicação do MOSFET polarizado no corte, na regiãotriodo e na região de saturação
- Explicar a utilização do MOSFET como amplificador quando opera naregião de saturação
- Empregar o Modelo para pequenos sinais para calcular o ganho de tensão em amplificadores como MOSFET
Características de Corrente-Tensão do NMOSFET Tipo Enriquecimento
EquaEquaçções de Iões de IDD=f(V=f(VGSGS, V, VDSDS) de 1) de 1aa OrdemOrdem
• Região Triodo: [ 0< VDS VGS-Vt ]
2VVVV
LW kI
2DS
DStGSnD
• Região de Saturação: [ 0< VGS-Vt VDS ]
2
VVLWkI
2tGS
nD onde oxn
ox
oxn .Cμxεμ
nk
Parâmetro de Transcondutância do processo [A/V2]
NMOSFETNMOSFET
• Região de Corte: [ VGS Vt ou VGS-Vt 0 ]ID=0
Região de Saturação
VDS > VGS − Vt
Limiar entre triodo e saturação: vDS = vGS - Vt
NMOS
2
VVLWkI
2tGS
nD
Exemplo 4.4 Projete o circuito abaixo para VD= 0,1V. Qual a resistência efetiva entre dreno e fonte? Considere Vt= 1 V e kn´(W/L) = 1 mA/V2
Operando em Triodo (Linear)[ 0< VDS VGS-Vt ]
eVDS << 2 (VGS – Vt)
Exemplo 4.4 Como operar em saturação?
Fazer
[ VGS VDS -Vt ]
VDS≥ VGS − Vt ou VGS≤ VDS − Vt
Operando na Região de Saturação
[ VGS VDS -Vt ]
carga passiva
vi
vo
Operando na Região de Saturação
[ VGS VDS -Vt ]
carga passiva
O MOSFET como Amplificador
• Como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação
carga passiva
2VV
LWkI
2tGS
nD
[ VGS VDS -Vt ]
O MOSFET como Amplificador
• Como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação
)VV.(LW.k
VIg tGSn
GS
Dm
2
VVLWkI
2tGS
nD
gsmd vgi
aproximação(linearização)
O MOSFET como Amplificador
• Como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação
carga passiva
[ VGS VDS -Vt ]
• Será que podemos analisar esse comportamento matematicamente?
Região de Saturação: Modelo para grandes sinais
VDS > VGS − Vt ou VGS < VDS − Vt
2
VVLWkI
2tGS
nD
Região de SaturaçãoVDS > VGS − Vt ou VGS < VDS − Vt
).V 1(2
VVLWI DS
2tGS
D nk
2
VVLWkI
2tGS
nD
AVonde 1
VA
Modelo de circuito equivalente para grandes sinais de um NMOSFET operando em saturação incorporando r0
ADo V
ondeI
r 11
Região de Saturação: Modelo para grandes sinais
O MOSFET como Amplificador
• Falamos que como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação
)VV.(LW.k
VIg tGSn
GS
Dm
2
VVLWkI
2tGS
nD
gsmd vgi
aproximação
Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais
)VV.(LW.k
VIg tGSn
GS
DSm
Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais
)VV.(LW.k
VI
g tGSnGS
DSm
2
VVLWkI
2tGS
nD
D
Ao I
Vr
)////( LoDmgs
dV RrRg
vvA
Ganho de Tensão
Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais