ie733 – prof. jacobus 10 a aula cap. 3 a estrutura mos de três terminais (parte 3)
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IE733 – Prof. Jacobus10a Aula
Cap. 3 A Estrutura MOS de
Três Terminais(parte 3)
3.5 Um Ponto de Vista do Controle VCB
3.5.1 Fundamentos:
MOS-3T é uma extensão do MOS-2T.a) Analisamos, até aqui, o comportamento x VGB:
• VGB como variável independente
• VCB como parâmetro, que afeta e está embutidoem VLB, VMB, VTB e VHB.
b) Analisaremos agora o comportamento x VCB, ouseja, o “Controle por VCB”:
• Fixamos VGB como parâmetro
• VCB será a variável independente.Na verdade, a) e b) são equivalentes, porém permiteminterpretações (intuições) e aproximações diferentes!
Na Fig. 3.3, com VGB = cte = VGB5:
VCB1 Inv. ForteVCB2 Inv. ModeradaVCB3 Inv. FracaVCB4 s não muda= sa(VGB5) = s(VCB3)
Fig.3.3
22
42
FBGBsa VV
Determinamos s x VCB para VGB = VGB5, usando:
tCBFS VtSSFBGB eVV ]2([
Fig. 3.9
VQ(VGB5), VW(VGB5), VU(VGB5)são limites entre as regiões:Inv.Forte Inv.Mod. Inv.Fraca Depleção.
CBFsU
CBFsW
VV
VV
2
Para VCB>VWs= sa(VGB5):
22
42
FBGBsa VV
Observa-se que VGB e VCB atuam em oposiçãosobre o nível de inversão.Aumentando VCB: Inv.Forte Inv.Mod. Inv.
Fraca CorteRepetindo a análise para diferentes valores de VGB:
Curvas p/ VGB3 e VGB4
são similares a VGB5,exceto seus valoresVQ, VW e VU são menores.Para VGB2 e VGB1 nemexistem VQ e/ou VW!
Fig.3.10
Exercício: Criar Fig.3.10 a partir da Fig.3.3 e Vice-versa, para entender bem os 2 “pontos de vista”, porcontrole por VGB e por controle VCB.
Para determinar VQ, VW e VU, usar:
sasaFBGB VV Válido para s Inv. Mod.
Exemplo: Em VW sa = 2F + VW
FFBGBW
WFWFFBGB
VVV
VVVV
242
222
2
Se VGB VCB=VW
Ver 5a. Linha naTabela 3.1
Caso o cálculo de VQ, VW e VU resultarem negativosou imaginários não são soluções, pois VCB 0 !(Ver Fig.3.10 p/ VGB1 e VGB2).
Falta Avaliar QI’, QB’ x VCB !Assumir VGB = cte e s = f(VCB)
soxsAsB
ssFBGBoxI
CNqQ
VVCQ
''
''
2
Fig.3.11
Qdo VCB (>VW) s = sa(VGB), QB’ = cte, QI’ = 0.Das curvas da Fig. 3.11 ou das expressões:
tCBFS VtSSFBGB eVV )2([
)
(''
SS
FBGBoxI VVCQ
obtemos:
Fig.3.12
Para diferentes valores de VGB:
Fig. 3.13
3.5.2 Tensão de Constrição (Pinchoff)
CBCBFBTB VVVV 00
)(''TBGBoxI VVCQ Tínhamos:
CBCBFBGBoxI VVVVCQ 00''
• Ela corresponde à linha tracejada da Fig.3.12;• É próxima, mas não exatamente, a uma linha reta !• A intersecção em x QI’ = 0 e VCB VP = “pinchoff”
0
22
42
FBGBP VVV
Na verdade, em VP
temos Inv. Moder.e não constriçãocompleta !
Outra forma de ver VP:GBTB VVCBP VV
Usando: 000 FBT VV para substituir VFB:
22 0
2
000
TGBTGBP VVVVV
É evidente queVP = 0 paraVGB = VT0 !
Slope = 1/n próximo item.
3.5.3 Expressões em Termos de VP
Tínhamos:
22
42)(
FBGBGBsa VVV
0
22
42
FBGBP VVV
0)( PGBsa VV
Como:
11
GB
P
GB
sa
dV
dVn
dV
dn
Tínhamos:)(2
1GBsa V
n
)(2
10 GBP VV
n
n é um valor bem definido e f(VGB), sendo que elevaria pouco (Fig.3.4)
Fig.3.4
Como:
resulta:
onde n varia pouco.
n
VVV
ndV
VdV
TGBP
GB
GBP
0
1)(
Falta ver QI’ = f(VP)
a) Em Inv. Forte:
CBCBFBGBoxI VVVVCQ 00''
'
0
''
21 ox
VVCB
ox
VVCB
I nCV
CdV
dQ
PCBPCB
Em aproximação de 1a ordem, para QI’ próxima aoponto VCB = VP:
CBPoxPCB
VVCB
II VVnCVV
dV
dQQ
PCB
''
'
b) Em Inv. Fraca:
Tínhamos: tCBFsa Vt
sa
AsI e
NqQ
2'
2
2
0)( PGBsa VV
tCBPtF VVt
P
AsI ee
V
NqQ
2
0
' 0
2
2
c) Em Inv. Moderada:
Muitas expressões aproximadas para s e QI’ forampropostas. Elas são empíricas e/ou complexas.
A Fig.3.7 sugere:
)(
2
GB
CBFs
Vf
V
Cunha et al sugerem para :
t
FCBPt VV
n
2
21ln
2 0
• Esta expressão também funciona em Inv. Forte há continuidade.• Em Inv. Fraca, deixa de ter sentido e deve-seusar a expessão correspondente para s nesta região.
Similarmente, Cunha et al sugerem:
FCBPoxt
P
ASI VVnC
V
NqQ 2
2
20
'
0
'
Uma única expressão, para as 3 regiões de inversão,continua sendo um objetivo !