Resumo de Transistores de Efeito de Campo (FET) - JFET e MOSFET, Notas de aula de Engenharia de Materiais

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LOM3206 – ELETRÔNICA

AULA 5

Prof. Dr. Emerson G. Melo

Emerson G. Melo – Departamento de Engenharia de Materiais - Polo Urbo-Industrial, Gleba AI-6, Lorena, SP 12612-550, Brasil

Sumário

Transistores de Efeito de Campo (FET);

Transistor de Junção por Efeito de Campo (JFET);

MOSFET (Depleção);

MOSFET (Enriquecimento).

Emerson G. Melo – Departamento de Engenharia de Materiais - Polo Urbo-Industrial, Gleba AI-6, Lorena, SP 12612-550, Brasil

Transistores de Efeito de Campo (FET)

Dois tipos principais de construção:

Transistor de Junção por Efeito de Campo (JFET). Transistor de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET)

MOSFET tipo Depleção.

MOSFET tipo Enriquecimento.

Cada construção possui duas variantes: canal n e canal p ;

Transistor de Junção por Efeito de Campo (JFET)

O terminal de Porta (G) controla o fluxo de elétrons que flui da Fonte (S) para

o Dreno (D);

Dreno (D)

Fonte (S)

Contatos ôhmicos canal n

Porta (G)

Região de Depleção

Região de Depleção

JFET canal n JFET Canal p

Transistor de Junção por Efeito de Campo (JFET)

Características de operação: 𝑉𝐺𝑆 < 0𝑉 𝑒𝑉𝐷𝑆 > 0𝑉;

Tensão negativa

aplicada à Porta.

Com VGS mais negativo a condição de pinch-

off ocorre para valores menores de VDS

Quando VGS = -VP o

dispositivo é desligado, ou

seja, ID = 0 A. Essa tensão

é chamada de VGS(Off).

Na maioria das folhas de

dados VP é designado por

VGS(Off).

JFET Canal p

JFET canal n

𝑉𝑃 > 0

Transistor de Junção por Efeito de Campo (JFET)

Características de operação: 𝑉𝐺𝑆 < 0𝑉 𝑒𝑉𝐷𝑆 > 0𝑉;

2

Região Ôhmica Região de Saturação

O JFET se comporta como um resistor variável controlado pela tensão aplicada entre Porta e Fonte.

𝑟𝑑 - resistência entre Dreno e Fonte. 𝑟 0 - resistência entre Dreno e Fonte para 𝑉𝐺𝑆 = 0 𝑉.

2

Função de Transferência dada pela Equação de Shockley: Define o valor de 𝐼𝐷 em função de 𝑉𝐺𝑆.

Bloqueio (^) 𝑉𝐺𝑆 = 𝑉𝑃

Transistor de Junção por Efeito de Campo (JFET)

Região de Operação (Saturação) e Folha de Dados.

MOSFET (Depleção)

O fluxo de elétrons que flui da Fonte (S) para o Dreno (D) é controlado através

um campo elétrico estabelecido entre a Porta (G) e o Substrato (SS);

A Porta é isolada através de um filme fino dielétrico.

MOSFET (D)

canal p

MOSFET (D)

canal n

Dreno (D)

Fonte (S)

canal n

Porta (G)

Contatos Metálicos

SiO 2

região n

região p

Substrato (SS)

MOSFET (Depleção)

Para 𝑉𝐺𝑆 < 0 𝑉 temos 𝐼𝐷 < 𝐼𝐷𝑆𝑆.

Modo Depleção

Bloqueio (^) 𝑉𝐺𝑆 = 𝑉𝑃

MOSFET (Depleção)

Para 𝑉𝐺𝑆 > 0 𝑉 temos 𝐼𝐷 > 𝐼𝐷𝑆𝑆.

Modo Enriquecimento

MOSFET (Enriquecimento)

O fluxo de elétrons que flui da Fonte (S) para o Dreno (D) é controlado através

um campo elétrico estabelecido entre a Porta (G) e o Substrato (SS);

Não é realizada a dopagem da região do canal.

MOSFET (E)

canal p

MOSFET (E)

canal n

Dreno (D)

Fonte (S)

região n

Porta (G)

Contatos Metálicos

SiO 2

região n

região p

Substrato (SS)

Ausência de canal

MOSFET (Enriquecimento)

O MOSFET(E) opera apenas no modo Enriquecimento;

Quando a tensão 𝑉𝐺𝑆 é maior que a

Tensão de Limiar (𝑉𝑇) flui corrente

elétrica (𝐼𝐷) através de D e S.

𝐼𝐷 permanece

constante

mesmo com o

aumento de 𝑉𝐷𝑆

devido à

condição de

pinch-off.

MOSFET(E) Canal p

MOSFET(E) canal n

𝑉𝐺𝑆 < 0

MOSFET (Enriquecimento)

Com base na curva característica destacada abaixo, determinar o valor de

𝑉𝐷𝑆𝑠𝑎𝑡 e 𝐼𝐷 para 𝑉𝐺𝑆 = 4 𝑉.

2

= 0,278 × 10−3^ 𝐴/𝑉^2

𝐼𝐷 = 0,278 × 10−3^ 4 − 2 2 = 1,11 𝑚𝐴

MOSFET (Enriquecimento)

Folha de Dados.