Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.

Semicondutores: D-MOSFETs

3.288 Aufrufe

Veröffentlicht am

  • Als Erste(r) kommentieren

Semicondutores: D-MOSFETs

  1. 1. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 1 Não concordo com o acordo ortográfico
  2. 2. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 2 BJT: Transistores bipolares de junção (Bipolar Junction Transistor) FET: Transistores de efeito de campo (Field Effect Transistor). JFET: Transistores de efeito de campo de junção (Junction Field Effect Transistor). MESFET: Transistores de efeito de campo de metal semiconductor. (MEtal Semiconductor Field Effect Transistor). MOSFET: Transistores de efeito de campo de metal-óxido-semiconductor. Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. BJTs PNP NPN FETs JFET MESFET MOSFET Canal N Canal P Canal NEnriquecimento Deplexão Canal P Canal N Canal P Canal N Tipos de Transistores Transistores MOSFETs
  3. 3. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 3 Símbolos de Transistores Transistores MOSFETs Transistor, bipolar, NPN Transistor, bipolar, PNP Transistor, JFET, Canal-N Transistor, JFET, Canal-P Transistor, MOSFET, Canal-N, Modo Deplexão Transistor, MOSFET, Canal-N, Modo Enriquecimento Transistor, MOSFET, Canal-P, Modo Deplexão Transistor, MOSFET, Canal-P, Modo Enriquecimento
  4. 4. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 4 Transistores de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor MOSFET Transistores MOSFETs O Transistor MOSFET - É o mais importante componente semicondutor fabricado actualmente. O MOSFET, que em grande parte substituiu o JFET, teve um efeito mais profundo sobre o desenvolvimento da electrónica, foi inventado por Dawon Kahng e Martin Atalla, em 1960. Em 2009 foram fabricados cerca de 8 milhões de transistores MOSFET para cada pessoa no mundo; esse número dobrou em 2012. Possuem elevada capacidade de integração, isto é, é possível fabrica-los nas menores dimensões alcançáveis pela tecnologia empregada. São componentes de simples operação e possuem muitas das características eléctricas desejáveis para um transistor, especialmente para aplicações digitais. MOSFET: Transistor de Efeito de Campo de Metal-Óxido-Semicondutor (do inglês, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor); São transistores formados pela associação entre um condutor, um isolante óxido e semicondutores tipo p e n (um deles fortemente dopado). Assim como o JFET, o seu princípio de funcionamento baseia-se no controlo do canal pela condução entre os terminais fonte (S) e dreno (D) através da porta de controlo (G).
  5. 5. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 5 – MOSFETs  Canal N  Canal P  Tipo Enriquecimento (E-MOSFET).  Tipo Deplexão (D-MOSFET). De acordo com o tipo de canal, os MOSFETs podem ser classificadas como:  Tipo Enriquecimento (E-MOSFET).  Tipo Deplexão (D-MOSFET). Transistores MOSFETs Existem 2 tipos de MOSFETs de: MOSFETs de Deplexão (D-MOSFET): Opera em modo de esgotamento da mesma forma que um JFET quando VGS  0. Opera em modo de Enriquecimento, como E-MOSFET quando VGS> 0. MOSFETs de Enriquecimento (Enhancement) (E-MOSFETs):  Opera em modo de Enriquecimento.  ID = 0 até que VGS> VT (tensão de limiar). (=VP ou Tensão VGSoff) Os MOSFETS de enriquecimento (E-MOSFETs), já foram objecto de estudo numa outra apresentação. Agora vamos estudar os MOSFETS de Deplexão (D-MOSFETs).
  6. 6. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 6 p n n p n n GS D GS D E-MOSFET Enriquecimento (n) D-MOSFET Deplexão (n) D G substrato p S nMOS-FET de Enriquecimento D G substrato n S pMOS-FET de Enriquecimento Formado por uma placa de metal e um semicondutor, separados por uma zona de óxido de semicondutor - por exemplo SiO2 - de uns 100 nm de espessura. Possui quatro eléctrodos:  Porta, (Gate em inglês), simbolizada com G; que se conecta á placa metálica.  Fonte (Source) e Dreno (Drain), ambos simétricos, que se integram no substrato.  Substrato (Body), geralmente conectado electricamente com a fonte. D G substrato p S nMOS-FET de Deplexão D G substrato n S pMOS-FET de Deplexão Metal Óxido Semiconductor Metal MOSFETS de Enriquecimento e de Deplexão – Comparação de símbolos e canais Transistores MOSFETs
  7. 7. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 7 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET - Simbologia  A distinção entre os terminais do canal continua a ser feita pela conexão do substrato (SS) a um dos terminais, que passa a ser denominado o terminal fonte (S).  Em dispositivos discretos, a dissipação térmica continua a ser feita através do terminal de Dreno (D). G D S Substrato G D/S S/D SubstratoSS G D S G D S Substrato G D/S S/D SubstratoSS G D S Canal n Canal p Transistores MOSFETs O MOSFET tem 3 ou 4 terminais: G, D, S e B (de 'bulk' ou substrato) mas o B está normalmente ligado à fonte (Source) S. Caso tenha dissipador, é ligado ao Drain (Dreno) Pode ser do tipo NMOS (tipo N) ou PMOS do (tipo P). É de Enriquecimento/Deplexão.
  8. 8. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 8 n+ n+ Áreadocanal Substrato (corpo) Semiconductor Tipo-p SS(Corpo-Body ) Dreno (D) Fonte (S) Porta (G) Oxide (SiO2) MOSFET de Deplexão  D-MOSFET - Estrutura Transistores MOSFETs Toda a estrutura é disposta sobre um substrato SC de tipo oposto ao do canal (p ou n). Os Terminais da Fonte(S) e do Dreno (D),são ligados através de contactos metálicos ás regiões dopadas-n, ligadas pelo Canal-n. Contactos Metálicos A Gate (Porta)(G) está ligada à superfície de contacto de metal, mas isolada do canal-n por uma camada fina de SiO2 – Não há ligação directa entre a Gate (G) e o canal do MOSFET. O SiO2 actua como um dieléctrico que estabelece um campo eléctrico oposto, dentro do dieléctrico, quando exposto a um campo externo aplicado. n-channel depletion-type MOSFET Um quarto terminal (SS),conecta o substrato a fim de também polariza-lo, que pode estar, ou não, ligado internamente á Fonte (S).
  9. 9. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 9 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Funcionamento do Canal-n Transistores MOSFETs n+ n+ SS D S G PVGS=0 VGS= 0 V VDD A Tensão de Gate-Source, VGS = 0 V. A tensão VDS é aplicada entre os terminais Dreno-Source. A atracão para o potencial positivo do Dreno pelos electrões livres do canal-n, produz uma corrente através do canal. VGS = 0V, ID = IDSS ID = IS = IDSS
  10. 10. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 10 G P MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Funcionamento do Canal-n Transistores MOSFETs VGS 0 V Se VGS é uma tensão negativa: Potencial negativo na Gate vai pressionar os electrões na direcção do substrato tipo-p, e atrair buracos (ou lacunas) do substrato. Recombinações electrão/lacuna vão ocorrer - reduzindo o número de electrões livres no canal-n, para a condução. Quanto maior polarização negativa, maior taxa de recombinação. A ID é reduzida com o aumento do polarização negativa de VGS. Á tensão de estrangulamento do canal “pinch-off”, VP,  ID = 0A. Contactos Metálicos Canal-n Substrato-P SiO2
  11. 11. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 11 G D S n n p Opera no modo de Enriquecimento quando lhe é aplicada uma voltagem VGS positiva. Estes dispositivos são geralmente operados no modo de deplexão (esgotamento). O D-MOSFET pode ser operado em qualquer um dos dois modos – de Deplexão (esgotamento), ou no modo de Enriquecimento - e às vezes é chamado de MOSFET de deplexão/ enriquecimento. MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Funcionamento do Canal-n Transistores MOSFETs Como a Gate é isolada do canal, qualquer tensão lhe pode ser aplicada, quer positiva ou negativa. S G D n n p O MOSFET canal n opera no modo de Esgotamento quando lhe é aplicada uma voltagem Gate/Source VGS negativa.
  12. 12. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 12 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Modo de Deplexão/Enriquecimento Transistores MOSFETs Modo de Esgotamento. Com uma tensão de Gate (G), as cargas negativas, repelem os electrões de condução do canal, deixando iões positivos no seu lugar. Desse modo, o canal n é empobrecido de alguns dos seus electrões, diminuindo, assim, a condutividade do canal. Quanto maior for a tensão negativa na Gate, maior será a deplexão de electrões do canal n. Á tensão VGS suficientemente negativa , VP/VT/VGSoff(*), o canal é totalmente esgotado e a corrente de Dreno é zero. (*) Nomes equivalentes D-MOSFET schematic symbols. Modo de Enriquecimento: Com uma tensão de Gate positiva, mais electrões de condução são atraídos para o canal, aumentando assim (melhorando) a condutividade do canal.
  13. 13. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 13 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Funcionamento do Canal-n Transistores MOSFETs Os MOSFETs em modo de deplexão, estão sempre em condução, até que sejam levados ao corte. (Image courtesy of Max Maxfield and techbites.com) P-type Si N+ poly-Si n-type Si P+ poly-Si NMOS PMOS  Para condução, VGS > VP.  Modo de Enriquecimento: VP > 0.  Modo de Deplexão: VP < 0. – MOSFET “ON “ quando VG=0V.
  14. 14. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 14 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Funcionamento do Canal-n Transistores MOSFETs VGS 0 V Se VGS é uma tensão positiva: Com a Gate positivo, esta irá atrair electrões adicionais do substrato-p, devido à corrente fuga inversa, e estabelecer novos portadores, através das colisões entre partículas em aceleração. A ID vai aumentar em ritmo acelerado - o utilizador deve de estar ciente de que a ID máxima suportada não seja ultrapassada. A aplicação de VGS positivo foi aumentar o nível de portadores livres no canal (enriquecer)…. A Região de tensão de Gate positiva na curva de transferência é chamada de região de enriquecimento, enquanto que a região entre a saturação e de corte é chamada de região de deplexão.
  15. 15. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 15 Assim, para um transistor NMOS de deplexão, o canal conduz, mesmo se VGS = 0! Se o valor de VGS é positivo, o canal é mais enriquecido. Isto é, os electrões livres são mais atraídos para o canal, e aumentam a condutividade. Se o valor de VGS é negativo, os electrões livres são repelidos do canal! A condutividade do canal é assim diminuída. Chamamos a isso fenómeno de deplexão do canal. Se o valor de VGS se tornar suficientemente negativo, todos os electrões livres do canal serão repelidos, o canal diz-se completamente esgotado! Um canal que completamente esgotado não pode conduzir. Por outras palavras, o D- MOSFET está no corte! MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Funcionamento do Canal-n Transistores MOSFETs Deste modo, o valor negativo do VGS em que o canal está completamente esgotado é a tensão de limiar VT para um dispositivo NMOS de deplexão. Por outras palavras, para ter um canal de condução, a tensão Gate/Source VGS, deve ser maior do que a tensão de limiar VT.: VGS >VP Tal como no dispositivo NMOS de Enriquecimento! isto significa que, para ter um canal de condução, o excesso de tensão da Gate, deve ser positivo: VGS −VP >0
  16. 16. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 16 Os MOSFETs de Deplexão podem ser construídos usando uma estrutura lateral (mostrado á Esquerda), ou de uma estrutura vertical (mostrado á Direita). A estrutura lateral é mais adequada para a integração e proporciona menor capacidade e uma velocidade mais elevada, ao passo que a estrutura de suporte vertical, suporta maior tensão de ruptura, menor resistência “on”, e maior capacidade de corrente. Canal-n. D S S G N+ N- G P N+ N+ P- S D VERTICAL MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs LATERAL Ligação interna Ligação interna
  17. 17. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 17 VGS= -2 V VGS= 0 V VGS= -1 V VGS= +1 V 4 I SSD -2-4 0 ID (mA) VGS (V) -6 -5 -3 -1 VPN/2 VTN VGS=VP/2= -3 V VGS= -4 V VGS= -5 V 0 VDS ID (mA) 0,3VPN 2 4 1 2 I SSD SSDI 8 10,9 Deplexão Enriquecimento MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Curvas típicas de MOSFET Deplexão – canal n Os D-MOSFETs, podem ser polarizados de modo a poderem funcionar em dois modos: o Modo de Esgotamento ou o Modo de Enriquecimento. IDSS Onde IDSS é corrente de Dreno ID, quando VGS = 0 VGS=VPN= -6V
  18. 18. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 18 4 I SSD 0,3VTN 2 4 31 5 ID (mA) VGS (V) -1 0 2 4 6 2 I SSD SSDI 8 10,9 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Curvas típicas de MOSFET Deplexão – canal p 8 VTP O D-MOSFET de canal p, é semelhante ao canal n, excepto que a polaridade da tensão e indicações dos sentidos das correntes, são invertidos. IDSS VGS= +2 V VGS= 0 V VGS= +1 V VGS= -1 V VGS=VP/2= +3 V VGS= +4 V VGS= +5 V 0 VDS ID (mA) VP/2 VGS=VP= +6V Deplexão Enriquecimento
  19. 19. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 19 Descobrimos, então, que um MOSFET de Enriquecimento e um MOSFET de deplexão são precisamente idênticos em quase todos os sentidos (por exemplo, os mesmos modos, mesmas equações, os mesmos nomes de terminal). Há apenas duas diferenças para lembrar: 1. A tensão de limiar para um dispositivo NMOS de depleção é negativa (isto é, VP <0). Enquanto a tensão de limiar para um dispositivo PMOS de depleção é positivo (isto é, VP> 0). 2. O MOSFET de deplexão tem uma ligeira diferença no símbolo. MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Curvas típicas de MOSFET Deplexão
  20. 20. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 20 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Curvas típicas de MOSFET Deplexão – canal n D-MOSFETs: Operação em Modo de Deplexão (Esgotamento) Quando VGS = 0V, ID = IDSS. Quando VGS <0V, ID <IDSS. Quando VGS> 0V, ID> IDSS . A fórmula utilizada para traçar a curva de transferência, é a seguinte: 2 P GS DSSD V V 1II        IDSS
  21. 21. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 21 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Curvas típicas de MOSFET Deplexão – canal n D-MOSFETs: Operação em Modo de Enriquecimento (Enhancement) 2 P GS DSSD V V 1II        Neste modo, o MOSFET opera com VGS> 0V, e a corrente ID, vai acima da equação de Shockley para IDSS, a fórmula usada para traçar a curva de transferência, ainda se aplica, mas a VGS é positiva. IDSS
  22. 22. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 22 Recta de carga sobreposta às curvas do MOS: consoante o valor de VGS, assim o MOS funcionará na zona de saturação (Q) na zona de tríodo (C) no ponto entre elas (B) ou no corte (A). MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Curvas típicas de MOSFET Deplexão – canal n
  23. 23. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 23 http://www.planetanalog.com/document.asp?doc_id=527454 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET – Características Transistores MOSFETs Mostrando os símbolos, arquitecturas e características fundamentais dos MOSFETs de modo de deplexão. Os dispositivos laterais são mostrados de forma simplificada. Note-se que para a maioria dos MOSFETs, o substrato ou terminal do corpo está internamente ligado ao terminal de fonte(S).
  24. 24. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 24  Polarização canal n IDSS: intersecção da curva com o eixo vertical (ID). VT: intersecção da curva com o eixo horizontal (VGS).  A curva de transferência do MOSFET tipo Deplexão, evidencia os mesmos parâmetros dos JFETs: Esboço da Curva de Transferência  Uma vez que esse dispositivo também obedece á Equação de Schockley, o esboço da curva de transferência pode ser feito com o auxílio de uma tabela semelhante aquela do JFET: VGS ID 0 IDSS -0.4VP 2IDSS 0.3VP IDSS/2 0.5VP IDSS/4 VP 0 mA Inclui um valor positivo de VGS! MOSFET de Deplexão  D-MOSFET(n) – Características Transistores MOSFETs JFET D-MOSFET n
  25. 25. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 25 VPN  Polarização Fixa MOSFET de Deplexão  D-MOSFET(n) – Polarização Transistores MOSFETs Ex.: Para o nMOS tipo deplexão, determinar IDQ e VGSQ.  A determinação do ponto de operação através do método gráfico consiste simplesmente em encontrar a intersecção entre a recta de polarização (VGSQ=VGG) e a curva de transferência do dispositivo. IDQ=0,7mA VP
  26. 26. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 26  Autopolarização MOSFET de Deplexão  D-MOSFET (n)– Polarização Transistores MOSFETs Ex.: Para o nMOS seguinte determinar: IDQ, VGSQ e IDQ e VGSQ. A recta de polarização para este circuito é dada pela Equação: D 3 DSGS I102,4IRV  VP G S D Um ponto dessa recta está na origem (0,0) e o segundo pode ser encontrado arbitrando-se um valor para ID ou VGS. Arbitrando VGS=6V ID=2,5mA. O esboço da curva de transferência pode ser feito com o auxílio da Tabela: VGS ID 0 IDSS -0.4VP 2IDSS 0.3VP IDSS/2 0.5VP IDSS/4 VP 0 mA
  27. 27. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 27  Autopolarização MOSFET de Deplexão  D-MOSFET (n)– Polarização Transistores MOSFETs Ex.: Para o nMOS seguinte determinar: IDQ, VGSQ e IDQ e VGSQ. VGS ID 0 IDSS -0.4VP 2IDSS 0.3VP IDSS/2 0.5VP IDSS/4 VP 0 mA Traçando curva de transferência e a reta de polarização e determinando o ponto de funcionamento (Q), temos: IDQ = 1,7 mA VGSQ = -4,3 V IDQ = 1,7 mA VGSQ = -4,3 V VDS pode ser determinado pela equação da malha de saída VDS=VDD-ID (RD+RS) VDS = 20-1,7x10-3(6,2x103+2,4x103 VDS = 5,38V IDSS VP Q VP G S D RD RS VDD
  28. 28. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 28  Polarização por divisor de tensão MOSFET de Deplexão  D-MOSFET (n)– Polarização Transistores MOSFETs Ex.: Para o nMOS seguinte determinar: IDQ,VGSQ e VDS A tensão de gate é dada pelo divisor de tensão, logo: VG = VDD x R2 / (R1+R2) = 18 x 10/(110 +10)=1,5V VP G S D VDD RD RS R1 R2 A recta de polarização para este circuito é dada pela Equação: VGS = VG - RS x ID = 1,5-150 x I D Os pontos notáveis dessa recta são:  VGS=0V ID=10 mA. ID=0 VGS=1,5 V. O esboço da curva de transferência pode ser feito com o auxílio da Tabela anterior: VGS ID 0 IDSS -0.4VP 2IDSS 0.3VP IDSS/2 0.5VP IDSS/4 VP 0 mA
  29. 29. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 29  Polarização por divisor de tensão MOSFET de Deplexão  D-MOSFET (n) – Polarização Transistores MOSFETs Ex.: Para o nMOS seguinte determinar: IDQ,VGSQ e VDS VP G S D VDD RD RS R1 R2 VGS ID 0 IDSS -0.4VP 2IDSS 0.3VP IDSS/2 0.5VP IDSS/4 VP 0 mA  VGS=0V ID=10 mA. ID=0 VGS=1,5 V. IDSS VP Traçando curva de transferência e a reta de polarização e determinando o ponto de operação (Q), temos:  IDQ= 7.6 mA. Q IDQ = 7,6 mA VGSQ = +0.35V  VGSQ= +0,35V VDS pode ser determinado pela eq. da malha de saída: VDS=VDD-ID x(RD+RS) VDS=18-7,6x103 (1,8x103+150) VDS=3,18V
  30. 30. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 30 MOSFET de Deplexão  D-MOSFET (n) – Polarização Transistores MOSFETs As semelhanças entre as curvas características de um JFET e de um MOSFET Tipo Deplexão permitem a utilização das mesmas análises para determinar a polarização de ambos.
  31. 31. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 31 Polarização Simples Divisor de Tensão Divisor de Tensão com RS Realimentação D/G Duas Fontes de Tensão Com Fonte de Corrente MOSFET de Deplexão  D-MOSFET (n) – Polarização Transistores MOSFETs
  32. 32. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 32 Funcionamento do MOSFETs Transistores MOSFETs
  33. 33. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 33 Formulário: Como amplificador Transistores MOSFETs
  34. 34. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 34 Parâmetros comuns a dispositivos NMOS e PMOS Parameter description value W Gate width of either NMOS or PMOS L Gate Length for either NMOS or PMOS Lambda (l) Design parameter for scalable rules .35 microns PMOS or NMOS minimum sized device Smallest possible PMOS or NMOS device W = 3l  10.5m m L = 2l  .75m m Cox Gate capacitance per unit area ~2.5 fF/um2 Parâmetros específicos para dispositivos PMOS Parameter description value mp Effective mobility of holes k’= (mp Cox)/2 ------- VTP PMOS Threshold Voltage Cjsw Source/drain Side wall capacitance (F/m) Cj Source/drain bottom plate capacitance Units (F/m2) Cjswg Source/drain Side wall capacitance on drain side Units (F/m) Cgdo Drain overlap capacitance (F/m) Parâmetros específicos para dispositivos NMOS Parameter Description value mn Effective mobility of electrons 446.9 cm2/V-sec k’= (mn Cox)/2 ------- VTN NMOS Threshold Voltage Cjsw Source/drain Side wall capacitance: (F/m) Cj Source/drain bottom plate capacitance Units (F/m2) Cjswg Source/drain Side wall capacitance on drain side: Units (F/m) Cgdo Drain overlap capacitance (F/m) From: http://www.mosis.org/cgi-bin/cgiwrap/umosis/swp/params/ami-c5/t3af-params.txt Formulário: Parâmetros Transistores MOSFETs
  35. 35. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 35 Parâmetros n-MOSFET (D) Formulário: MOSFETS Deplexão canal n Transistores MOSFETs Process parameter [A/V2] OXnn Ck m        L W knn .Current Gain [A/V2] Early Voltage AV 1 l Body Effect Parameter [ V] OXa CqN /2 Oxide Capacitance [F/cm2] OX OOX OX t K C   Threshold Voltage ( fSBfTOTN VVV  22  Zero Potencial Current (VGS=0) 2 TN n DSS V 2 I   Depletion n-MOSFET Threshold Voltage 0TNV
  36. 36. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 36 Equações n-MOSFET (D) Formulário: MOSFETS Deplexão canal n Transistores MOSFETs Cut-off Mode Drain current 0ID  Gate to Source Voltage TNGS VV  Gate to Drain Voltage ( . Linear Mode Linear Drain Current (VDS<1V) DSTNGSnD VVV L W kI ).(        Triode Drain Current ]2/).[( 2 DSDSTNGSnD VVVV L W kI        Gate to Source Voltage TNGS VV  Gate to Drain Voltage TNGD VV  Saturation Mode Drain Current 2 TNGSnD VV L W kI ).(        Drain Current with l )..().( DS 2 TNGSnD V1VV L W kI l       Gate to Source Voltage TNGS VV  Gate to Drain Voltage TNGD VV  Linear/Saturation Boundary Drain to Source Voltage TNGSDS VVV 
  37. 37. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 37 Formulário: MOSFETS Deplexão canal n Transistores MOSFETs Parâmetros para pequenos Sinais Transcondutance [A/V] ).( TNGSnm VVg   Transcondutance [A/V] Dnm IL)(W2kg ./ Transcondutance [A/V] TNGS D m VV 2I g   Transcondutance of Body [A/V] mmb gg . Body Effect ( SBf V22   . Gate Source Capacitance [F/cm2] (  (  OX0vOXgs CLWCLW 3 2 C  Gate Drain Capacitance [F/cm2] (  OX0vgd CLWC  Source /Drain - Body Capacitance [F/cm2] 0 SB sb0 sb V V C C   1 0 SB db0 db V V C C   1 Maximum operating frequency [Hz] ( gdgs m T CC2 g f   
  38. 38. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 38 http://web.itu.edu.tr/~ozayan/ele222/mosfeteqs1d.pdf Formulário: MOSFETS Deplexão canal n Transistores MOSFETs
  39. 39. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 39 Parâmetros p-MOSFET (D) Formulário: MOSFETS Deplexão canal p Transistores MOSFETs Process parameter [A/V2] OXpp Ck m        L W kpp .Current Gain Early Voltage AV 1 l Body Effect Parameter OXd CqN /2 Oxide Capacitance OX OOX OX t K C   Threshold Voltage ( fSBfTOT VVV  22  Zero Potencial Current (VGS=0) 2 TP p DSS V 2 I   Depletion p-MOSFET Threshold Voltage 0TPV
  40. 40. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 40 Equações p-MOSFET (D) Formulário: MOSFETS Deplexão canal p Transistores MOSFETs Cut-off Mode Drain current 0ID  Gate to Source Voltage TPGS VV  Gate to Drain Voltage ( . Linear Mode Linear Drain Current (|VDS|<1V) DSTPGSpD VVV L W kI ).(        Triode Drain Current ]/).[( 2 2VVVV L W kI DSDSTPGSpD        Gate to Source Voltage TNGS VV  Gate to Drain Voltage TNGD VV  Saturation Mode Drain Current 2 TPGSpD VV L W kI ).(        Drain Current with l )..().( DS 2 TPGSpD V1VV L W kI l       Gate to Source Voltage TPGS VV  Gate to Drain Voltage TPGD VV  Linear/Saturation Boundary Drain to Source Voltage TPGSDS VVV 
  41. 41. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 41 Formulário: MOSFETS Deplexão canal p Transistores MOSFETs Parâmetros para pequenos Sinais Transcondutance [A/V] ).( TPGSpm VVg   Transcondutance [A/V] Dpm IL)(W2kg ./ Transcondutance [A/V] TPGS D m VV 2I g   Transcondutance of Body [A/V] mmb gg . Body Effect ( SBf V22   . Gate Source Capacitance [F/cm2] (  (  OX0vOXgs CLWCLW 3 2 C  Gate Drain Capacitance [F/cm2] (  OX0vgd CLWC  Source /Drain - Body Capacitance [F/cm2] 0 SB sb0 sb V V C C   1 0 SB db0 db V V C C   1 Maximum operating frequency [Hz] ( gdgs m T CC2 g f   
  42. 42. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 42 http://web.itu.edu.tr/~ozayan/ele222/mosfeteqs1d.pdf Formulário: MOSFETS Deplexão canal p Transistores MOSFETs
  43. 43. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 43 Transistores MOSFETs Formulário: Tipos de MOSFETs
  44. 44. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 44 Dúvidas?
  45. 45. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 45
  46. 46. Semicondutores: Transistores D-MOSFETs 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 46 Bibliografias http://wwwlasmea.univ-bpclermont.fr/Personnel/Francois.Berry/teaching/Microelectronics/composant.swf http://www.williamson-labs.com/480_xtor.htm http://www.powershow.com/view1/2291d5-MTc1M/Chapter_3__BJTs_Bipolar_Junction_Transistors_powerpoint_ppt_presentation http://www.learnabout-electronics.org/Downloads/Fig316dl_bjt_operation.swf http://www2.eng.cam.ac.uk/~dmh/ptialcd/ http://www.infoescola.com/quimica/dopagem-eletronica/ http://www.prof2000.pt/users/lpa http://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=31760 http://informatica.blogs.sapo.mz/671.html http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_6.html http://www.learnabout-electronics.org/index.php Transístor de Efeito de Campo, Paulo Lopes, ISCTE 2003 http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_6.html http://www.ufpi.edu.br/subsiteFiles/zurita/arquivos/files/Dispositivos_7-FET-parte-II-v1_2.pdf http://www.ittc.ku.edu/~jstiles/312/handouts/

×