TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET)

Transcripción

1 TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET) 1 METAL OXIDO SEMICONDUCTOR (MOSFET) P B V B Al SiO Si Capacitor de Placas Paralelas Q = C V B

2 0 < V S < V TH Q movil = 0 D N V TH Tension umbral V DS V S N L P V TH V S Carga movil en el canal Q movil = C g V S V TH C g Capacidad de compuerta B C g = ε A d Q movil = C g Q movil = ε WL d = ε W L d V S V TH V DS V S V TH V DS S

3 I DS I DS = Carga movil en el canal Tiempo de Transito D d N W I DS = Q movil T T V DS V S S N L P B T T = L v d v d = μe E = V DS L I DS = με d με d Q movil = ε WL d W L β = με d T T = W L L μv DS V S V TH V DS V S V TH V DS V DS Depende de la fabricacion W L

4 I DS = β V S V TH V DS β V DS Para V DS bajo I DS β V S V TH V DS El dispositivo entre drenador y fuente se comporta como un resistor cuyo valor es controlado por V S R DS = V DS I DS = 1 β V S V TH IDS I DS V S = V TH 5 V DS D VS N P V S = V TH 4 V S = V TH 3 V S = V TH V S = V TH 1 S N V S = V TH V DS mv

5 V S V DS = V TH No hay portadores D N V DS V S P B SATURACION I DS = cte. y no depende de V DS I DS = β V S V TH S N 5

6 SATURACION I DS = ( V S V TH ) V DS V DS (V S V DS ) < V TH V DS = (V S V TH ) I DS = ( V S V TH ) ( V S V TH ) ( V S V TH ) I DS = ( V S V TH )

7 I DS = β V S V TH V DS β V DS V DS no puede despreciarse I DS f V DS V DS bajo Zona Ohmica 7

8 ZONAS DE OPERACION Corte V S < V TH I DS = 0 Ohmica V S V TH I DS = β V S V TH V DS β V DS V S V DS V TH Saturación V S V TH V S V DS V TH I DS = β V S V TH 8

9 MOS FET Canal N Enriquecimiento D N Canal N Enriquecimiento P Los portadores que circulan son electrones Sin tension V S no hay canal B V S 0 V DS 0 D B S N S Símbolo 9

10 MOS FET Canal P Enriquecimiento D P Canal P Enriquecimiento N Los portadores que circulan son huecos Sin tensión V S no hay canal B V S 0 V DS 0 D P B S S Símbolo 10

11 MOS FET Canal N Deplexion D N Canal N Deplexion N P Los portadores que circulan son electrones B Sin tension V S hay canal V S 0 V DS 0 D B S N S Símbolo 11

12 MOS FET Canal P Deplexion D P Canal P Deplexion N Los portadores que circulan son huecos Sin tension V S hay canal P B V S 0 V DS 0 D B S P S Símbolo 1

13 MOS FET Canal N Enriquecimiento VS vs VDS N D P B V S OHMICO V S V DS = V TH V S V DS > V TH S N V S V DS < V TH SATURACION V TH CORTE V DS Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 13

14 MOS FET Canal N Deplexion D N P VS vs VDS N B V S OHMICO V S V DS > V TH V S V DS = V TH S N V S V DS < V TH SATURACION V DS V TH CORTE Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 15

15 Característica VI MOS de Enriquecimiento Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 16

16 Característica VI MOS de Deplexión Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 17

17 Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 18

18 MOS de Enriquecimiento Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 19

19 MOS de Deplexión Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 0

20 Estructura Física Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 1

21 Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán

22 Imagen de un MOS Materiales y Dispositivos Electrónicos Universidad Nacional de Tucumán 3

23 MOS FET canal N

24 Transistores BIPOLARES NPN PNP UNIÓN CANAL N (JFETN) CANAL P (JFETP) EFECTO DE CAMPO METALOXIDO SEMICONDUCTOR CANAL N (MOSFETN) CANAL P (MOSFETP) ENRIQUECIMIENTO DEPLEXION ENRIQUECIMIENTO DEPLEXION Dr Julius Lilienfield (Alemania) en 196 patentó el concepto de "Field Effect Transistor". Dr Martín Atalla y Dr Dawon Kahng desarrollaron el primer MOSFET en los laboratorios Bell en 1960

25 MOSFET β = ma/v = 1 V V TH = V R 1 = 7 KΩ = 3.3 KΩ Que ecuación uso para calcular I DS 1 Supongo Saturación V S > V TH y V S V DS < V TH I DS = β V S V TH I DS = 5, ma R = 15 KΩ V DS = V DD I DS R L V DS = 5, V V S V DS = 9,48 V No verifica la desigualdad V S V DS V TH Dispositivos Electrónicos 6

26 Supongo Óhmico V S > V TH y V S V DS > V TH I DS =β*(v S V TH )*V DS (β/)*v DS Supongo V DS bajo I DS β*(v S V TH )*V DS Reemplazo V DS = V DD I DS R L I DS =β*(v S V TH )* (V DD I DS R L ) Resuelvo para I DS I DS = 3,4 ma V DS = 0,78 V Verifico la desigualdad V S > V TH y V S V DS > V TH Como paso a Saturación Aumentando V DS Disminuyo R L Dispositivos Electrónicos 7

27 D I DS d N W I DS = β V S V TH V DS V S L L P B β = με d W L β f V DS β = με d W L S N I DS f V DS I DS = β 1 λ V DS V S V TH Dispositivos Electrónicos 8

28 Modulación del largo del canal I DS = β 1 λ V DS V S V TH I DS = β V S V TH Característica I DS vs V DS del MOSFET Dispositivos Electrónicos 9

29 Modulación del largo del canal Dispositivos Electrónicos 30

30 Modelo del MOSFET en zona de saturación I DS = β 1 λ V DS V S V TH Dispositivos Electrónicos 31