Eletronica_1 5 - livro

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ELETRÔNICA I
Erick Costa Bezerra
Polarização e análise 
de circuitos baseados 
em MOSFET em 
corrente contínua
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Reconhecer os tipos de polarização dos MOSFETs.
  Definir as tensões e correntes de cada tipo de polarização.
  Analisar as aplicações de circuitos baseados em MOSFET.
Introdução
O transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor, termo 
proveniente do inglês metal oxide semiconductor field-effect transistor, 
mais conhecido como MOSFET, é um dispositivo de três terminais: a 
porta (G), a fonte (S) e o dreno (D). O seu funcionamento é baseado no 
controle da tensão entre dois terminais (VGS) que, consequentemente, 
controla a corrente que circula pelo terceiro terminal (ID). É um dispo-
sitivo amplamente utilizado como amplificador ou chave em circuitos 
digitais e analógicos.
Neste capítulo, você vai reconhecer os tipos de polarização dos 
MOSFETs e os níveis de tensão e corrente para cada tipo de polarização, 
analisando cada tipo de circuito e sua aplicação.
Polarização do MOSFET e relações 
corrente–tensão
Os transistores MOSFET podem ser substrato p, canal n (NMOS), ou substrato 
n, canal p (PMOS), como mostrado na Figura 1.
Figura 1. Símbolos do MOSFET.
Para saber mais sobre a estrutura física de um MOSFET e o seu princípio de funciona-
mento, consulte o livro Microeletrônica (SEDRA, 2000).
A operação de qualquer tipo de MOSFET permeia três regiões, descritas 
a seguir.
  Região de corte (VGS Vt e VDS Vt e VDS > VGS − Vt): o transistor permanece 
ligado, e o canal que é criado permite o fluxo de corrente entre o dreno e a 
fonte. O aumento de VDS implica no crescimento de ID. Porém, o aumento de 
VDS também contribui para uma redução da área do canal nas proximidades 
do terminal dreno, já que a diferença VGS − VDS diminui (atraindo menor 
quantidade de elétrons para aquela região), como pode ser visto na Figura 4.
Figura 4. Operação do NMOS quando aplicada uma tensão VDS. Note o estreitamento 
ocorrido no dreno e sua resistência, que aumenta diretamente proporcional ao valor de VDS.
Fonte: Adaptada de Sedra (2000).
Polarização e análise de circuitos baseados em MOSFET em corrente contínua4
Caso a tensão de dreno seja maior do que a tensão na porta, uma parte do 
canal é desligada. A criação dessa região é chamada de pinch-off, como pode 
ser visto na Figura 5. 
Figura 5. ID versus VDS para um NMOS.
Fonte: Adaptada de Sedra (2000).
A corrente de dreno é agora relativamente independente da tensão de dreno 
(em uma primeira aproximação) e é controlada somente pela tensão da porta, 
de tal forma que, para valores pequenos de VDS, temos:
Note que todas as equações e inequações mostradas anteriormente são para um 
MOSFET canal n. Para o transistor PMOS, as equações são idênticas, lembrando que 
Vt é negativo e as inequações são inversas.
O termo polarização significa a aplicação de tensões de corrente contínua 
(CC) em um circuito, para estabelecer valores fixos de corrente e tensão. O 
ponto de polarização (ponto quiescente) deve ser localizado na região ativa 
e dentro dos valores máximos permitidos. Para a polarização em uma região 
de saturação, todas as condições de VGS e ID anteriormente apresentadas 
devem ser atendidas.
5Polarização e análise de circuitos baseados em MOSFET em corrente contínua
Um transistor NMOS tipo enriquecimento, com Vt = 0,7 V, tem o seu terminal de fonte 
aterrado e uma tensão CC de 1,5 V aplicada na porta. Em qual região de operação o 
dispositivo opera para:
a) VD = 0,5 V?
b) VD = 0,9 V?
c) VD = 3 V?
O circuito, conforme dados do enunciado, é representado abaixo. Note que a tensão 
de 1,5 V aplicada à porta é superior à tensão de limiar (0,7 V), sendo suficiente para se 
estabelecer o canal. Dessa forma, o dispositivo opera na região de tríodo ou saturação, 
com uma sobretensão de condução (VOV) igual a 0,8 V.
Fonte: Adaptada de Almeida (2015).
No caso da letra a, VD = VDSserá polarizado para operar no ponto adequado 
sobre o segmento da região de saturação. O valor VOB foi escolhido porque fica quase 
no meio do intervalo entre 1 e 10 V e tem um ganho de tensão maior do que em 5,5 V. 
Para operar em uma tensão CC de 4 V, a corrente de dreno deve ser:
A sobretensão de condução necessária (VOV) será:
Assim, a tensão CC entre a porta e a fonte será:
O ganho de tensão do amplificador nesse ponto de polarização será:
Com isso, é feita a análise da operação e a parametrização do amplificador.
Acesse o link ou o código a seguir para assistir a um vídeo 
sobre o funcionamento de um MOSFET.
https://goo.gl/2W5oQa 
Polarização e análise de circuitos baseados em MOSFET em corrente contínua10
ALMEIDA, P. S. Eletrônica analógica: CEL099. Notas de aula. Universidade Federal de 
Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2015. Disponível em: . Acesso em 26 nov. 2018.
SEDRA, A. S.; SMITH, K. C. Microeletrônica. 4. ed. São Paulo: Makron Broks, 2000.
Leituras recomendadas
BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11. ed. São 
Paulo: Pearson, 2013.
MALVINO, A.; BATES, D. J. Eletrônica. 8. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. v. 1.
RAVAZI, B. Fundamentals of microelectronics. 2. ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2013.
11Polarização e análise de circuitos baseados em MOSFET em corrente contínua
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