Baixe Transistores de Efeito de Campo - Apostilas - Engenharia Eletrônica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Eletrônica, somente na Docsity! 1 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO Professor: Alvaro Cesar Otoni Lombardi Engenharia Elétrica – Eletrônica Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Bipolares de Junção (TBJ ou BJT) • São controlados pela variação da corrente de base (na maioria das aplicações) 2 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) • Do inglês Field Effect Transistor • São controlados pela variação da tensão Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) FET JFET J – Junction ou Junção MOSFET MOS – Metal Oxid Semiconductor Semicondutor de Metal Óxido DEPEÇÃO INTENSIFICAÇÃO 5 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) Funcionamento • Mantendo o VGS = 0V e • Se aumentar VDS, aumenta também a região de depleção. • A corrente ID subirá até um determinado nível: • Limitado pela redução do canal; • Causando aumento da resistência do canal Redução do Canal Aumento da Região de Depleção Aumento de VDS Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) Funcionamento • A redução do canal levará a corrente a um nível de saturação. Aumento da Resistência devido ao Estreitamento do Canal Resistência do Canal Nível de Saturação para VGS = 0V VP IDSS 6 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) Funcionamento • Os dois parâmetros observados devido ao nível de saturação quando VGS = 0V • VP • IDSS • São parâmetros dos FETs que aparecem nos data sheets. Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) Funcionamento • IDSS S (Saturation) • VP (Pinch-off) ID = IDSS Pinch-off ou Constrição 7 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) Funcionamento • IDSS é a máxima corrente de dreno para um JFET e • É definida pela condição VGS = 0 V e VDS > |VP| O valor de VGS para ID = 0 mA é definido por VGS = VP VGS = VP Para o canal N VP é Negativo Para o canal P VP é Positivo Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) Funcionamento • Lugar Geométrico dos Valores de Pinch-off Região de Saturação Região ôhmica Lugar Geométrico dos Valores de pinch-off 10 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) • Ex.1: Dado VP = −4V e IDSS = 8 mA Calcule VGS = ? para ID = 4,5 mA 2 1 −= P GS DSSD V V II 2 4 185,4 − −= GS V 164 2 15625,0 2 GSGS VV + × += 04375,0 216 2 =++ GSGS VV 0782 =++ GSGS VV voltsVV GSGS 7 e 1' e −−= Só VGS = − 1volt é válido Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) • Ex.1: Dado VP = −4V e IDSS = 8 mA Calcule VGS = ? para ID = 4,5 mA 2 1 −= P GS DSSD V V II 2 4 185,4 − −= GS V 2 4 15625,0 += GS V 4 175,0 GS V += ( ) 4175,0 −=GSV voltVGS 1425,0 −=×−= 11 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) • Ex.2: Dado VP = −4V e IDSS = 8 mA Calcule ID = ? para VGS = − 2V 2 1 −= P GS DSSD V V II 2 4 2 18 − −−=DI 2 2 1 18 −=DI mAI D 24 1 8 2 1 8 2 =×= = Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (FET) • Relações interessantes de VGS × ID 2 1 −= P GS DSSD V V II VGS ID 0 IDss 0,3 VP IDss/2 0,5 VP IDss/4 VP 0 mA IDSS VGS VP ID 0,3VP IDSS/2 0,5VP IDSS/4 12 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Depleção) • O corte; • A saturação e • IDSS • Do JFET é semelhante ao MOSFET tipo Depleção; • A diferença está nas curvas características: • Se estendem até a polaridade oposta para VGS. Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Depleção) Funcionamento Espessa camada de Material tipo P O terminal SS pode ser conectado ao terminal FONTE ou não. Quando o terminal SS não é conectado ao terminal FONTE o dispositivo é fabricado com 4 terminais FONTE e DRENO são conectados através de contatos metálicos à regiões n dopadas do tipo n As regiões n dopadas do tipo n são interligadas entre si por um canal n. 15 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Depleção) Simbologia Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) • Não existe a parte de Depleção. Por onde passará a corrente entre o Dreno e a FonteID? O SiO2 é isolante e portanto o Gate é isolado do Substrato que é isolado da Região tipo n 16 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) • Símbolo MOSFET – Canal n Substrato desligado da Fonte (S) Substrato ligado à Fonte (S) ID = 0A Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) • Características • O controle de corrente para esse dispositivo de canal n é realizado por uma tensão VGS positiva. • MOSFET depleção possui canal • MOSFET intensificação não possui canal (Inexistência de Canal). 17 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) • Características • Para VDS positivo, VGS = 0V e SS ligado à Fonte (Source), equivale a: • duas junções p-n reversamente polarizadas entre • as regiões dopadas tipo n e os substratos p • que se opõem a qualquer fluxo significativo entre o dreno e a fonte. ID = 0A Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) Funcionamento Alimentação de VDS e VGS positiva em relação à Source Corrente de Gate é 0A e independe do valor de VGS 20 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) • Tem o MOSFET • que tem o canal e • o que não tem o canal • Ambos são de intensificação, porém o nome de intensificação foi dado ao último pois é o único modo de operação. Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) • Quando VGS aumenta após o limiar, aumenta a corrente de dreno (ID). • Se VGS for mantida e aumentar VDS; • ID atinge um nível de saturação por constrição. VDG = VDS – VGS D G VDG S VDS 21 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) VDG = VDS – VGS • Se VGS = 8V e VDS for aumentado de 2V para 5V; Então VDG cairá de – 6V para – 3 V; VDG = 2V – 8V = – 6V; VDG = 5V – 8V = – 3V; • Se VDS aumenta, VDG fica menos positivo; Reduz as forças atrativas para os elétrons provocando a redução da largura do canal; O canal é reduzido até a condição de saturação (PINCH-OFF) D G VDG S VDS VDG Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO D G VDG S VDS VDG • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) VDG sat = VDS – VT Para valores de VGS < VT , ID(MOSFET intensificação) = 0 mA VT = Nível de Limiar Lugar Geométrico de VDS sat VGS = VT = 2 V 22 Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) Curvas características de Dreno de um MOSFET VT = 2V e k = 0,278 × 10 –3 A/V 2 Lugar Geométrico de VDS sat VGS = VT = 2 V Pr of . A lv ar o TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO • Os Transistores Efeito de Campo (MOSFET tipo Intensificação) Constante k (A/V 2) É dado pelos valores de VGS (Ligado) e ID (Ligado) São valores fornecidos pelo fabricante VT