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 !