Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor...

Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(MOSFET)

Prof. Carlos Fernando Teodosio Soares

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

ESCOLA POLITECNICA

Departamento de Engenharia Eletronica e de Computacao

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 1/29

MOSFET Construcao e Operacao Fısica

Transistores de Efeito de Campo

O transistor de efeito de campo e um dispositivo semicondutor onde a correnteeletrica conduzida por ele e controlada por um campo eletrico.

Os dois transistores de efeito de campo mais usados sao o JFET (JunctionField-Effect Transistor) e o MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-EffectTransistor).

Nos Transistores de Efeito de Campo a corrente eletrica e constituıda por apenasum tipo de portador de carga (eletrons livres ou lacunas). Por esse motivo, essestransistores sao considerados unipolares.

Vantagens dos Transistores de Efeito de Campo

Suas caracterısticas Corrente × Tensao seguem normalmente um comportamentoquadratico, o que melhora a linearidade dos amplificadores construıdos com esse tipo detransistor.

Ao contrario dos transistores bipolares, suas juncoes PN operam sempre reversamentepolarizadas.

Sao mais simples de se fabricar e facilmente miniaturizados.

Os circuitos digitais construıdos com Transistores de Efeito de Campo consomem bemmenos potencia que os circuitos equivalentes construıdos com transistores bipolares.



Historico dos Transistores de Efeito de Campo

O JFET foi concebido por Julius Lilienfeld em 1925 e patenteado por ele mesmoem 1930.

Em 1947, os pesquisadores do Bell Labs Bardeen, Brattain e Schockley estavamtentando construir um JFET, quando descobriram o transistor bipolar de juncaoacidentalmente.

Em 1959, os pesquisadores Dawon Kahng e Martin M. Atalla, tambem dosLaboratorios Bell, desenvolveram um novo tipo de transistor de efeito de campo,denominado Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET).

Julius Lilienfeld

Dawon Kahng Martin M. Atalla



Historico dos Transistores de Efeito de Campo

O JFET foi concebido por Julius Lilienfeld em 1925 e patenteado por ele mesmoem 1930.

Em 1947, os pesquisadores do Bell Labs Bardeen, Brattain e Schockley estavamtentando construir um JFET, quando descobriram o transistor bipolar de juncaoacidentalmente.

Em 1959, os pesquisadores Dawon Kahng e Martin M. Atalla, tambem dosLaboratorios Bell, desenvolveram um novo tipo de transistor de efeito de campo,denominado Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET).

Julius Lilienfeld Dawon Kahng Martin M. Atalla



Efeito do Campo Eletrico em um Capacitor MOS

Metal

xido

Semicondutor

VC

C

VC

Um capacitor MOS e composto por uma placa de metal e uma de semicondutor,isoladas entre si por uma camada isolante feita de oxido de silıcio (SiO2).

O efeito do campo eletrico no capacitor MOS sobre o semicondutor da origem aoprincıpio de funcionamento do MOSFET.




Acumulaçãode Buracos

VC

C

VC

Aplicando-se uma tensao VC < 0 ao capacitor MOS, a placa metalica ficacarregada negativamente.

As cargas negativas da placa metalica atraem os buracos (portadores de cargapositiva), aumentando a concentracao desses portadores na regiao de interfaceentre o semicondutor e o oxido.




Acumulaçãode Buracos

VC

C

VC

Aumentando-se ainda mais a intensidade da tensao VC < 0, cada vez maisburacos sao atraıdos para a regiao de interface.

Mesmo com o aumento na concentracao de buracos, a capacitancia do capacitorMOS permanece inalterada, conforme mostrado no grafico.

A regiao abaixo do oxido, onde a concentracao de buracos aumentou edenominada regiao de acumulacao.




VC

Região deDepleção

C

VC

Aplicando-se agora uma tensao VC > 0 ao capacitor MOS, a placa metalica ficacarregada positivamente, repelindo os buracos (portadores de carga positiva) eatraindo os eletrons minoritarios (portadores de carga negativa).

Os primeiros eletrons atraıdos para a regiao de interface com o oxido serecombinam com os buracos que restaram, produzindo uma regiao de deplecaoproximo a essa interface.

A regiao de deplecao aumenta a espessura do isolante entre as placas condutivas,reduzindo a capacitancia do capacitor MOS.




VC

Acumulaçãode Elétrons

C

VC

Aumentando-se ainda mais a intensidade da tensao VC > 0, cada vez maiseletrons minoritarios sao atraıdos para a regiao de interface.

A partir de um certo valor da tensao VC > 0, a quantidade de eletrons livresacumulados na regiao de interface faz com que a regiao de deplecao deixe deexistir e os eletrons passem a ser majoritarios nessa pequena camada.

Como a regiao de interface volta a ser condutiva, a capacitancia do capacitorMOS tende a voltar ao seu valor original.




VC

Camada deInversão

C

VCVth

No ponto em que a tensao VC > 0 atinge um limiar VC = Vth (ThresholdVoltage), a concentracao de eletrons livres na regiao de interface com o oxido seiguala a concentracao original de buracos no semicondutor P.

Quando essa situacao e atingida, a capacitancia do capacitor MOS retorna aoseu valor original.

Os eletrons livres acumulados na interface criam a chamada camada de inversao,onde o semicondutor tipo P foi convertido, por efeito do campo eletrico nocapacitor MOS, em um semicondutor tipo N.



Construcao Fısica do MOSFET

MOSFET de Canal N

+ +

S G D

B

MOSFET de Canal P

S G D

B

+ +




MOSFET de Canal N

+ +

S G D

B

MOSFET de Canal P

S G D

B

+ +

Terminais do MOSFET

Dreno → Drain (D)

Porta → Gate (G)

Fonte → Source (S)

Substrato ou Corpo → Bulk or Body (B)




MOSFET de Canal N

+ +

S G D

B

S

G

D

B

MOSFET de Canal P

S G D

B

+ +

S

G

D

B




MOSFET de Canal N

+ +

S G D

B

S

G

D

B G

D

S

MOSFET de Canal P

S G D

B

+ +

S

G

D

B G

D

S


MOSFET Operacao Fısica do MOSFET

Operacao Fısica do MOSFET

+ +

S G D

VSS

VGS

VDSID

VDS

Em um MOSFET as juncoes PN tambem devem estar sempre despolarizadas oupolarizadas reversamente. Por essa razao, o substrato/corpo do MOSFET decanal N devera ser conectado a menor tensao possıvel em um circuito (VSS ).

Como o terminal de porta esta isolado do restante do dispositivo por umacamada de oxido isolante, nao havera corrente de porta.

Se uma tensao VDS for aplicada entre os terminais de dreno (D) e fonte (S) dodispositivo, havera conducao de corrente eletrica?




S G D

VSS

VGS

VDS

+ +

0

ID

VDS

Para uma tensao VGS ≤ Vth , nao ha a formacao de uma camada de inversaologo abaixo do oxido de porta. Portanto, as juncoes PN reversamentepolarizadas impedirao a circulacao de corrente entre dreno (D) e fonte (S) paraqualquer valor da tensao VDS .

Dessa forma, o MOSFET funcionara aproximadamente como um circuito abertopara VGS ≤ Vth .




S G D

VSS

VGS

VDS

ID

+ +

ID

VDS

Para tensoes VGS > Vth , havera a formacao de uma camada de inversao tipo Nlogo abaixo do oxido de porta.

Essa camada de inversao forma um canal para a conducao de corrente eletricaentre os terminais de dreno (D) e fonte (S).

Neste modo, o MOSFET funcionara como um resistor, cuja resistencia e igual ado canal N. Isso faz com que a relacao entre ID e VDS seja aproximadamentelinear para pequenos valores de VDS .




S G D

VSS

VGS

VDS

ID

+ +

ID

VDS

Ao aplicar uma tensao VGS > Vth cada vez maior, mais eletrons serao atraıdospara o canal de conducao.

O aumento na concentracao de eletrons no canal aumenta a condutividade deste,aumentando a devivada da curva caracterıstica ID ×VDS conforme a tensao VGS

aumenta.




S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Ao aumentar a tensao VDS , mantendo VGS > Vth constante, a tensao VGD entreos terminais de porta (G) e dreno (D) vai progressivamente sendo reduzida.Com a reducao dessa tensao, o canal vai sendo estrangulado nas proximidades daregiao de dreno.

Com o estrangulamento do canal, a condutividade deste vai progressivamentesendo reduzida. Isso pode ser verificado com a reducao na derivada da curvacaracterıstica ID ×VDS , conforme a tensao VDS aumenta.




S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Aumentando demais a tensao VDS , chega-se ao ponto em que a tensaoVGD ≤ Vth , estrangulando completamente o canal nas proximidades da regiao dedreno.

A partir desse ponto, a derivada da curva caracterıstica ID ×VDS se anula, maso enorme campo eletrico na regiao estrangulada mantem a corrente eletricasaturada em um valor limite.




S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Os valores da tensao VDS em que o canal esta estrangulado nas proximidades dodreno sao:

VGD ≤ Vth ∴ VG −VD ≤ Vth

VG −VS − (VD −VS ) ≤ Vth ∴ VGS −VDS ≤ Vth

VDS ≥ VGS −Vth


MOSFET Modos de Operacao do MOSFET

Modos de Operacao do MOSFET

De acordo com a operacao fısica do MOSFET, identificamos tres modos de operacao:

Modo de Corte

Quando temos VGS ≤ Vth , o canal nao estara completamente formado e teremosID ≈ 0, independentemente da tensao VDS . Nesse modo de operacao, o MOSFETopera como um circuito aberto.

Modo de Triodo

Quando temos VGS > Vth , o canal estara formado e teremos ID 6= 0. Nesse modo deoperacao, o MOSFET opera como um resistor controlado pela tensao VGS . Para issoacontecer, devemos ter VDS < VGS −Vth para que o canal nao esteja estranguladonas proximidades do dreno.

Modo de Saturacao

Nesse modo de operacao, tambem teremos VGS > Vth , para que o canal estejaformado e ID 6= 0. Entretanto, nesse modo de operacao, a corrente ID estara saturadaem um valor limite em virtude do estrangulamento do canal nas proximidades doterminal de dreno. Para isso acontecer, deveremos ter VDS ≥ VGS −Vth .



Modo de Corte

S G D

VSS

VGS

VDS

+ +

0

ID

VDS

Condicao de Operacao e Modelo Matematico

0 < VGS ≤ Vth

Sem a formacao de um canal entre as regioes de dreno e fonte, teremos:

ID = 0,

independentemente da tensao VDS .



Modo de Triodo

S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Condicoes de Operacao {VGS ≥ Vth

VDS < VGS −Vth



Dimensoes Geometricas do MOSFET

Para obter a expressao para a corrente de dreno ID , e necessario observar asdimensoes geometricas de um MOSFET:

+ ++ +

As dimensoes mais importantes de um MOSFET sao o comprimento de canal (L) e alargura de canal (W).



Corrente de Dreno ID no Modo de Triodo

VGS VDS




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

A quantidade infinitesimal de carga dq contida em um trecho de comprimento dx docanal e dada por:

dq = dC ·∆V




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS


dq = dC ·∆V

dq = Cox dA · (VGS −V (x)−Vth)




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS


dq = dC ·∆V


Capacitancia por Area do Oxido Cox

A capacitancia Cox e dada por Cox = εoxtox

.




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS


dq = dC ·∆V


dq = Cox W dx · (VGS −V (x)−Vth)




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS


dq = dC ·∆V


dq = Cox W dx · (VGS −V (x)−Vth)

dq

dx= Cox W · (VGS −V (x)−Vth)




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

Essa quantidade infinitesimal de carga dq estara submetida a um campo eletricodado por:

E(x) = −dV (x)

dx

Esse campo eletrico faz com que os eletrons livres se movimentem com umavelocidade dada por:

dx

dt= −µN E(x) = µN

dV (x)

dx




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

Entao, a corrente de dreno sera dada por:

ID =dq

dt=

dq

dx· dx

dt

Usando as expressoes dos slides anteriores:

ID = Cox W (VGS −V (x)−Vth) · µNdV (x)

dx




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

Resolvendo a equacao diferencial por separacao de variaveis:

ID dx = µN Cox W (VGS −V −Vth) dV

∫ L

0

ID dx =

∫ VDS

0

µN Cox W (VGS −V −Vth) dV

ID L = µN Cox W

[(VGS −Vth) VDS −

1

2V 2

DS

]




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

Resolvendo a equacao diferencial por separacao de variaveis:

ID dx = µN Cox W (VGS −V −Vth) dV

∫ L

0

ID dx =

∫ VDS

0

µN Cox W (VGS −V −Vth) dV

ID L = µN Cox W


1

2V 2

DS

]Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 14/29



dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

Assim, a corrente de dreno no MOSFET operando no modo de triodo e dada por:

ID = µN CoxW

L


1

2V 2

DS

]

Essa equacao tambem pode ser reescrita como:

ID = kNW

L


1

2V 2

DS

]onde kN = µN Cox e chamado de parametro de transcondutancia.




dq

dx

VGS VDS

xx

0 L

V(x)V

0 VDS

Assim, a corrente de dreno no MOSFET operando no modo de triodo e dada por:

ID = µN CoxW

L


1

2V 2

DS

]Essa equacao tambem pode ser reescrita como:

ID = kNW

L


1

2V 2

DS

]onde kN = µN Cox e chamado de parametro de transcondutancia.



Modo de Triodo

S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Modelo Matematico de Primeira Ordem

A corrente de dreno no MOSFET e dada por:

ID = kNW

L


1

2V 2

DS

]onde kN = µN Cox .



Modo de Saturacao

S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Condicoes de Operacao {VGS ≥ Vth

VDS ≥ VGS −Vth

Com o estrangulamento do canal nas proximidades do terminal de dreno, a correnteID satura no valor limite atingido no ponto onde o MOSFET muda de operacao domodo de triodo para o modo de saturacao.



Modo de Saturacao

O valor de saturacao da corrente ID e atingido quando o MOSFET, operando nomodo de triodo, atinge o limiar VDS = VGS −Vth .

Assim, substituindo esse valor de VDS em:

ID = kNW

L


1

2V 2

DS

]

Obteremos:

ID = kNW

L

[(VGS −Vth) · (VGS −Vth)− 1

2(VGS −Vth)2

]

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2



Modo de Saturacao

O valor de saturacao da corrente ID e atingido quando o MOSFET, operando nomodo de triodo, atinge o limiar VDS = VGS −Vth .Assim, substituindo esse valor de VDS em:

ID = kNW

L


1

2V 2

DS

]

Obteremos:

ID = kNW

L

[(VGS −Vth) · (VGS −Vth)− 1

2(VGS −Vth)2

]

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2



Modo de Saturacao

S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VDS


Na saturacao, a corrente de dreno do MOSFET e dada por:

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2

onde kN = µN Cox .



Modo de Saturacao

S G D

VSS

VGS

VDS

ID

ID

VGSVth


Na saturacao, a corrente de dreno do MOSFET e dada por:

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2

onde kN = µN Cox .



Curvas Caracterısticas do MOSFET

A transicao entre o modo de triodo e omodo de saturacao acontece quandoVDS = VGS −Vth . Nessa situacao, acorrente ID satura em:

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2

ID

VDS

Assim, substituindo VGS = VDS + Vth na equacao da corrente de saturacao ID ,obteremos a curva que define a fronteira entre os modos de triodo e de saturacao nografico ID ×VDS :

ID =1

2kN

W

L(VDS + Vth −Vth)2

ID =1

2kN

W

LV 2

DS


MOSFET Efeitos de Segunda Ordem

Efeito de Modulacao do Comprimento de Canal

Assim como no JFET, a corrente ID

no MOSFET tambem apresenta umaligeira dependencia com respeito atensao VDS .Com o aumento da tensao VDS , oprogressivo estrangulamento do canalprovoca uma reducao em seucomprimento efetivo (Lef ), afetando acorrente ID :

ID =1

2kN

W

Lef(VGS −Vth)2

VGS

VDS

Quanto mais estrangulado estiver o canal, menor sera o seu comprimento efetivo.Esse efeito tem como consequencia um ligeiro aumento da corrente ID .




Assim, com o aumento da tensao VDS , ocorre um ligeiro aumento na corrente ID :

ID

VDS





ID

VDSVA





ID

VDSVA

Para incluir o Efeito de Modulacao do Comprimento de Canal no modelo doMOSFET no modo de saturacao, altera-se a equacao da corrente de dreno ID :

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2





ID

VDSVA

Para incluir o Efeito de Modulacao do Comprimento de Canal no modelo doMOSFET no modo de saturacao, altera-se a equacao da corrente de dreno ID :

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2 · (1 + λ ·VDS )

onde o fator λ = 1VA

.



O Efeito de Corpo

S G D

VGS

VDS

ID

B

VSB

Efeito de Corpo

Como o MOSFET e um dispositivo dequatro terminais, a tensao aplicada aoterminal de substrato/corpo influencia ofuncionamento do dispositivo. Essainfluencia e denominada Efeito de Corpo.Em um MOSFET de canal N, a tensaoaplicada entre a fonte e o substrato deveser VSB ≥ 0 de modo que as juncoes PNpermanecam reversamente polarizadas.

Partindo de VSB = 0, teremos as juncoes PN despolarizadas. Note que tambemexiste uma juncao PN entre o canal e o substrato.

Aumentando-se a tensao VGS , aumenta-se a concentracao de eletrons abaixo daregiao de gate, aumentando a profundidade do canal.



O Efeito de Corpo

S G D

VGS

VDS

ID

B

VSB

Efeito de Corpo


Ao aumentar a tensao VSB , a regiao de deplecao das juncoes PN se alarga,inclusive a regiao de deplecao entre o canal e o substrato.

Ao aumentar a largura da regiao de deplecao, a espessura do canal diminui,alterando a sua condutividade e, consequentemente, a corrente de dreno ID .



O Efeito de Corpo

S G D

VGS

VDS

ID

B

VSB

Efeito de Corpo


Portanto, para formar o mesmo canal que o MOSFET apresentava quandoVSB = 0, e necessario um valor mais elevado para a tensao VGS .

Dessa forma, a tensao de limiar Vth (threshold) e afetada pela tensao entre osubstrato e a fonte VSB .



O Efeito de Corpo

S G D

VGS

VDS

ID

B

VSB

Efeito de Corpo


Entao, a tensao de limiar sera dada por:

Vth = Vth0 + γ[√

2φF + VSB −√

2φF

]onde γ =

√2qεSiNA/Cox e o parametro de efeito de corpo, φF e o potencial de Fermi

do substrato e Vth0 e o valor que Vth assume quando VSB = 0.


MOSFET O MOSFET de Canal P

Operacao Fısica do MOSFET de Canal P

S G D

VDD

VGS

VDSID

VDS

Em um MOSFET de canal P as juncoes PN tambem devem estar sempredespolarizadas ou polarizadas reversamente. Por essa razao, o substrato/corpodo MOSFET de canal P devera ser conectado a maior tensao possıvel em umcircuito (VDD).

Em um MOSFET de canal P, deveremos ter VGS < 0 para haver a formacao decanal.

Por convencao, em um MOSFET de canal P, deveremos ter VDS < 0.




S G D

VDD

VGS

VDS

0

ID

VDS

Como o MOSFET de canal P necessita de uma tensao VGS < 0 para a formacaode um canal, entao a tensao de limiar Vth para este transistor tambem deveraser negativa.

Para uma tensao Vth ≤ VGS < 0, nao ha a formacao de uma camada de inversaologo abaixo do oxido de porta. Portanto, as juncoes PN reversamentepolatizadas impedirao a circulacao de corrente entre dreno (D) e fonte (S) paraqualquer valor da tensao VDS .




S G D

VDD

VGS

VDS

0

ID

VDS

Nesse caso, o MOSFET de canal P estara operando no modo de corte e teremos:

ID ≈ 0




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Para tensoes VGS < Vth < 0, havera a formacao de uma camada de inversao tipoP logo abaixo do oxido de porta.

Essa camada de inversao forma um canal para a conducao de corrente eletricaentre os terminais de dreno (D) e fonte (S).

Neste modo, o MOSFET funcionara como um resistor, cuja resistencia e igual ado canal P. Isso faz com que a relacao entre ID e VDS seja aproximadamentelinear para pequenos valores de VDS .




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Ao aplicar uma tensao VGS < Vth < 0 cada vez menor (ou maior em modulo),mais buracos serao atraıdos para o canal de conducao.

O aumento na concentracao de buracos no canal aumenta a condutividade deste,aumentando a devivada da curva caracterıstica ID ×VDS conforme a tensao VGS

aumenta.




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Ao aumentar o modulo a tensao VDS < 0, mantendo VGS < Vth < 0 constante, atensao VGD entre os terminais de porta (G) e dreno (D) vai progressivamenteaumentando. Com o aumento dessa tensao, o canal vai sendo estrangulado nasproximidades da regiao de dreno.

Com o estrangulamento do canal, a condutividade deste vai progressivamentesendo reduzida. Isso pode ser verificado com a reducao na derivada da curvacaracterıstica ID ×VDS , conforme a tensao |VDS | aumenta.




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Assim, no modo de triodo, a corrente de dreno ID no MOSFET de canal Ptambem sera dada por:

ID = kPW

L


1

2V 2

DS

]onde kP = µP Cox .

Normalmente, em circuitos integrados CMOS, temos µN ≈ 3 · µP .




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Aumentando demais |VDS |, chega-se ao ponto em que a tensao Vth ≤ VGD ,estrangulando completamente o canal nas proximidades da regiao de dreno.

A partir desse ponto, a derivada da curva caracterıstica ID ×VDS se anula, maso enorme campo eletrico na regiao estrangulada mantem a corrente eletricasaturada em um valor limite.




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Os valores da tensao VDS em que o canal esta estrangulado nas proximidades dodreno sao:

VGD ≥ Vth ∴ VG −VD ≥ Vth

VG −VS − (VD −VS ) ≥ Vth ∴ VGS −VDS ≥ Vth

VDS ≤ VGS −Vth




S G D

VDD

VGS

VDS

ID

ID

VDS

Assim, no modo de saturacao, a corrente de dreno ID no MOSFET de canal Ptambem sera dada por:

ID =1

2kP

W

L(VGS −Vth)2

onde kP = µP Cox .


MOSFET Processos de Fabricacao MOS

Processos de Fabricacao de Circuitos Integrados MOS

GS D B G DS

CircuitosPMOS




GS D B G DS

GS D B G DS

CircuitosNMOS

CircuitosPMOS




GS D B G DS

GS D B G DS

GS D GS DB B

CircuitosNMOS

CircuitosPMOS

CircuitosCMOS




Microfotografia da secao reta transversal de um circuito integrado CMOS, mostrandoem detalhes a estrutura fısica de um MOSFET.


MOSFET Resumo MOSFET

Resumo - Modo de Corte

MOSFET de Canal N

S

G

D

B G

D

S

{0 < VGS ≤ Vth

∀VDS > 0

MOSFET de Canal P

S

G

D

B G

D

S

{Vth ≤ VGS < 0

∀VDS < 0

Corrente de Dreno no Modo de Corte

ID ≈ 0



Resumo - Modo de Triodo

MOSFET de Canal N

S

G

D

B G

D

S

{0 < Vth < VGS

VDS < VGS −Vth

ID = kNW

L


1

2V 2

DS

]

MOSFET de Canal P

S

G

D

B G

D

S

{VGS < Vth < 0

VDS > VGS −Vth

ID = kPW

L


1

2V 2

DS

]



Resumo - Modo de Saturacao

MOSFET de Canal N

S

G

D

B G

D

S

{0 < Vth < VGS

VDS ≥ VGS −Vth

ID =1

2kN

W

L(VGS −Vth)2

MOSFET de Canal P

S

G

D

B G

D

S

{VGS < Vth < 0

VDS ≤ VGS −Vth

ID =1

2kP

W

L(VGS −Vth)2


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