modelando el transistor de efecto de campo · modelando el transistor de efecto de campo algunas de...
Post on 03-Aug-2020
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Dr. J.E. Rayas Sánchez1
Modelando el Transistor de Efecto de Campo
Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de las páginas de internet de los autores de los textos:
A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.
A.R. Hambley, Electronics: A Top-Down Approach to Computer-Aided Circuit Design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2000.
R.C. Jager, Microelectronic Circuit Design. New York, NY: McGraw Hill, 1997.
Dr. J.E. Rayas Sánchez2
Estructura Simplificada del JFET
Dr. J.E. Rayas Sánchez3
Operación del JFET (vGS = 0 , vDS = 0)
Dr. J.E. Rayas Sánchez4
Operación del JFET (0 > vGS > VP , vDS = 0)
Vto = VP
Voltaje deestrangulamiento
Dr. J.E. Rayas Sánchez5
Operación del JFET (vGS < VP , vDS = 0)
Vto = VP
Voltaje deestrangulamiento
Dr. J.E. Rayas Sánchez6
Operación del JFET (vGS = 0, 0 < vDS < | VP |)
Vto = VP
Voltaje deestrangulamiento
Dr. J.E. Rayas Sánchez7
Operación del JFET (vGS = 0, vDS > | VP |)
Vto = VP
Voltaje deestrangulamiento
Dr. J.E. Rayas Sánchez8
iDS VS vDS cuando vGS = 0
Dr. J.E. Rayas Sánchez9
Curvas de Salida de un JFET Canal N
vDS > vGS − VP
vGS − VP
(Vto = VP )
Dr. J.E. Rayas Sánchez10
Análisis de la Operación del JFET
nvGS
vDS
D
S
G
Regionesdesérticas
V(y)
X(y)X(y)
b(y)
y
2a
pp L
Dr. J.E. Rayas Sánchez11
Unión P-N Polarizada Inversamente (repaso)
+
+=
D
AA
Rp
NNqN
VW1
)(2 0ψε
+
+=
A
DD
Rn
NNqN
VW1
)(2 0ψε
= 20 ln
i
DAT n
NNVψ
x
np+
−+
+
+
+
+
+
+− −
− −
−
−−
Wn−Wp
x
V
−WpWn
VnVp ψ0+VR
Dr. J.E. Rayas Sánchez12
Análisis de la Operación del JFET (cont.)
+
+=
A
DD
R
NNqN
yVyX1
))((2)( 0ψε
)()( yVvyV GSR −=
)()( 01 yVvKyX GS −+= ψ
+
=
A
DD N
NqNK
1
21
ε
nvGS
vDS
D
S
G
Regionesdesérticas
V(y)
X(y)X(y)
b(y)
y
2a
pp L
Dr. J.E. Rayas Sánchez13
Análisis de la Operación del JFET (cont.)
)(22)( yXayb −=
)(22)( 01 yVvKayb GS −+−= ψ
yy EJ σ=
dyydV
yWbiDS )(
)(σ−=−
∫∫ =)(
00
)(LVL
DS dVybWdyi σ nvGS
vDS
D
S
G
Regionesdesérticas
V(y)
X(y)X(y)
b(y)
y
2a
pp L
Dr. J.E. Rayas Sánchez14
Análisis de la Operación del JFET (cont.)
)(22)( 01 yVvKayb GS −+−= ψ
∫∫ =)(
00
)(LVL
DS dVybWdyi σ
')( DSVLV ≡
+−−++= 2/3
012/3'
01'
0 )(32)(
32
GSDSGSDSDS vaKVv
aKVGi ψψ
LWaG σ2
0 =donde PR VVayX == cuando)(Como
RVKyX += 01)(comoy ψ
PVaK
+=
0
1 1entoncesψ
Dr. J.E. Rayas Sánchez15
Análisis de la Operación del JFET (cont.)
++−−++= 2/1
0
2/30
2/3'0'
0 )()()(
32
P
GSDSGSDSDS V
vVvVGiψ
ψψ
Para causar el estrangulamiento: 'DSGSPGD VVVV −==
GSPDS VVV +−='
++−+++−= 2/1
0
2/30
2/30
0 )()()(
32
P
GSPGSPDS V
vVVVGiψ
ψψ
Como IDSS = IDS cuando vGS = 0
+−++−= 2/1
0
2/30
2/30
0 )()()(
32
P
PPDSS V
VVGIψ
ψψ
Dr. J.E. Rayas Sánchez16
Análisis de la Operación del JFET (cont.)
++−+++−= 2/1
0
2/30
2/30
0 )()()(
32
P
GSPGSPDS V
vVVVGiψ
ψψ
Puede aproximarse mediante
( )22
1 tGSP
GSDSSDS VvK
VvIi −=
−= (Ley Cuadrática)
2t
DSS
VIK = Vto = VP
Dr. J.E. Rayas Sánchez17
Análisis de la Operación del JFET (cont.)
Dr. J.E. Rayas Sánchez18
Curva de Transconductancia de un JFET Canal N
(IDSS = 18mA, VP = −3V)
( )22
1 tGSP
GSDSSDS VvK
VvIi −=
−=
2t
DSS
VIK =
Dr. J.E. Rayas Sánchez19
Estructura Física del E-MOSFET
m10m1 µµ ≤≤ Lm500m2 µµ ≤≤W
m1.0)SiO( 2 µ≈H
Dr. J.E. Rayas Sánchez20
Estructura Física del E-MOSFET (cont.)
Dr. J.E. Rayas Sánchez21
Operación del E-MOSFET (vGS > Vt , vDS = 0)
Dr. J.E. Rayas Sánchez22
Op. del E-MOSFET (vGS > Vt , vDS pequeño)
Dr. J.E. Rayas Sánchez23
Op. del E-MOSFET (vGS > Vt , vDS grande)
Dr. J.E. Rayas Sánchez24
Operación del E-MOSFET (vGS > Vt )
Dr. J.E. Rayas Sánchez25
Curvas Características del E-MOSFET
Dr. J.E. Rayas Sánchez26
Ecuaciones del E-MOSFET
tGSDS Vvv −<! En la región óhmica (triode region),
])(2[ 2DSDStGSDS vvVvKi −−=
=
LWCK OXnµ
21
µn movilidad de los electronesCOX capacitancia parásita de G-B por unidad de área
1)](2[ −−≈= tGSDS
DSDS VvK
ivr para vDS pequeño
! En la región de saturación, tGSDS Vvv −≥2)( tGSDS VvKi −=
Dr. J.E. Rayas Sánchez27
Curva de Transconductancia del E-MOSFET
Dr. J.E. Rayas Sánchez28
Región Óhmica del E-MOSFET
1)](2[ −−≈= tGSDS
DSDS VvK
ivr
para vDS pequeño
Dr. J.E. Rayas Sánchez29
Modulación de la Longitud del Canal
Dr. J.E. Rayas Sánchez30
Símbolos de FETs
! E-MOSFET
canal n canal p
! JFET
canal n canal p
=
LWCK OXnµ
21
2/ PDSS VIK =
Pt VV =
Dr. J.E. Rayas Sánchez31
Modelo del FET para Señal Grande
G D
vGS
S
K(vGS −Vt)2
Dr. J.E. Rayas Sánchez32
Modelo del FET para Señal Grande (cont.)
G D
vGS
S
K(1+λvDS)(vGS −Vt)2
λ: factor de modulación de la longitud del canal
Dr. J.E. Rayas Sánchez33
Modelo del FET para Señal Pequeña
)(2 tGSm VVKg −=
Dr. J.E. Rayas Sánchez34
Modelo del FET para Señal Pequeña (cont.)
)(2 tGSm VVKg −=
DS
Ao I
Vr =
λ/1=AV
λ: factor de modulación de la longitud del canal
Ω≤≤Ω M1K10tip. or
top related