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Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.1: Introdução Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 FET: Transistor de Efeito de CampoFET: Transistor de Efeito de Campo ((FieldField--EffectEffect TransistorTransistor)) JFET: Transistor de Efeito de Campo de JunJFET: Transistor de Efeito de Campo de Junççãoão MOSFET: Transistor de Efeito de Campo deMOSFET: Transistor de Efeito de Campo de Metal Metal –– ÓÓxido xido -- SemicondutorSemicondutor Tipos de MOSFET: DepleTipos de MOSFET: Depleççãoão IntensificaIntensificaççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.1: Introdução Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Bipolar Condução por elétrons e lacunas TBJ IC IB FET ID VGS Corrente de controle Tensão de controle Unipolar Condução só por elétrons ou só por lacunas Base Coletor Emissor Porta (Gate) Fonte (Source) Dreno (Drain) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.1: Introdução Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 COMPARACOMPARAÇÇÃO ENTRE TBJ E FETÃO ENTRE TBJ E FET CARACTERÍSTICA TBJ FET Impedância de entrada menor maior Sensibilidade a variações do sinal aplicado maior menor Ganho de tensão maior menor Estabilidade quanto a variações de temperatura menor maior Tamanho maior menor Consumo de potência para o controle maior menor Geração de ruído maior menor Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Fonte Dreno Gate Dreno (D) Fonte (S) Gate (G) Contatos ôhmicos Região de Depleção sem polarização Região de depleção Canal n Região de Depleção sem polarização JFET de canal nJFET de canal n Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e JFET de canal n (JFET de canal n (VGS = 0 V e VDS > 0) Canal n O potencial positivo aplicado ao terminal Dreno atrai elétrons livres do canal n, estabelecendo uma corrente elétrica denominada ID (corrente entre dreno e fonte). Região de depleção Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 JFET de canal n (VJFET de canal n (VGSGS = 0 [V] e V= 0 [V] e VDSDS ≥≥ Tensão de Tensão de PinchPinch--offoff)) Quando ocorre o estrangulamento (Pinch-off) a corrente de Dreno ID não se anula. Os portadores de carga atravessam o estrangulamento num fluxo constante (saturação). Nessa condição, temos ID = IDSS→ Corrente entre Dreno e Fonte de Saturação, que corresponde ao máximo valor que ID pode assumir na condição VGS = 0 V. . Na saturação, valores de VDS acima da tensão de Pinch-off provocam um aumento na região de confronto entre as duas regiões de depleção, caracterizando um proporcional aumento da resistência do canal e, desta forma, a corrente ID é mantida constante, ou seja, o JFET irá se comportar como uma fonte de corrente. Carga Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Nível de saturação Aumento da resistência devido ao estreitamento do canal Resistência do canal n VPinch-off JFET de canal nJFET de canal n Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Ao se estabelecer um potencial de Gate menor do que o de Fonte, a tensão de estrangulamento (Pinch-off) diminuirá e o JFET irá saturar com um valor de corrente de dreno ID menor do que IDSS. Isso ocorre pois VGS < 0 faz com que tenhamos, para um mesmo valor de VDS, uma maior tensão reversa aplicada entre o Gate e o canal, o que aumenta a largura das regiões de depleção, tornando o canal mais estreito. O desligamento (corte) do JFET ocorrerá quando, em módulo, VGS for igual à tensão de Pinch-off que define IDSS. Ao valor de VGS que desliga (corta) o JFET denominamos VP, VGS(off) ou VGS(desligado). Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e JFET de canal n (JFET de canal n (VGS < 0 V e VDS > 0) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Tensão de Pinch-off : Corresponde ao valor da tensão aplicada entre Dreno e Fonte que provoca o estrangulamento do Canal e, consequentemente a saturação da corrente de dreno. IDSS: Corresponde à máxima corrente de saturação que flui entre Dreno e Fonte, definida para VGS = 0 e VDS ≥ VPinch-off. VP, VGS(off) ou VGS(desligado): Corresponde ao valor da tensão aplicada entre Gate e Fonte que resulta em ID = 0, para qualquer valor de VDS, ou seja, que “corta” (desliga) o JFET. O valor de VP é negativo para JFET de canal n e positivo para JFET de canal p. DefiniDefiniççõesões Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e JFET de canal pJFET de canal p Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.2: Construção e Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 SSíímbolos para o JFETmbolos para o JFET Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Canal n Canal p Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 (a) Região de Saturação: VGS = 0 e ID = IDSS VP < VGS ≤ 0 ; ID = ID(sat) e VDS ≥ VPinch-off (b) Região de Corte: VGS ≤ VP e ID = 0 VGS ≤ VP ; ID = 0 e VDS ≥ 0 (c) Região ôhmica: VP < VGS < 0 ; 0 < ID < ID(sat) e 0 < VDS < VPinch-off Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Lugar geométrico dos valores da tensão de Pinch-off Região de SaturaçãoRegião ôhmica VPinch-off 2)1( PGS o d VV r r − = JFET de canal nJFET de canal n Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e JFET de canal pJFET de canal p Região de Saturação Região de rupturaRegião ôhmica VPinch-off Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Curvas CaracterCurvas Caracteríísticassticas Lugar geométrico dos valores de pinch-off Região Ôhmica Região de Saturação Pontos de Constrição – Pinch-off (VDS = VGS – VP) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Curva CaracterCurva Caracteríística de Transferênciastica de Transferência −= −= DSS D PGS P GS DSSD I IVVou V VII 11 2 0 25050 50030 0 =⇒= ⋅=⇒⋅= ⋅≅⇒⋅= =⇒= DPGS DSSDPGS DSSDPGS DSSDGS IVV I,IV,V I,IV,V IIV Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e DSSI 2 DSSI 4 DSSI PV PV,50 PV,30 Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 RelaRelaçções Importantes (JFET x TBJ)ões Importantes (JFET x TBJ) + _ Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.3: Curvas Características do JFET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Lugar geométrico dos valores da tensão de Pinch-off VDS máx Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Região de OperaRegião de Operaçção do JFETão do JFET Vpinch-off Região de Operação normal para Amplificadores Lineares Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.4: Folhas de Dados JFET (Data Sheet) Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Data Data SheetSheet do JFET do JFET –– 2N54572N5457 Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.4: Folhas de Dados JFET (Data Sheet) Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Data Data SheetSheet do JFET do JFET –– 2N54572N5457 Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Zin do MOSFET >> Zin do JFET MOSFET = IGFET (Porta Isolada)Canal n (Dreno) Contatos metálicos (Gate) Regiões dopadas tipo n(Fonte) (Substrato) Dióxido de Silício (dielétrico) Material p Substrato ConstruConstruçção Bão Báásicasica SS Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 O potencial positivo aplicado ao Dreno atrai elétrons livres presentes no canal, estabelecendo uma corrente elétrica entre o dreno e a fonte denominada ID. IDSS corresponde ao valor de ID(sat), para VGS = 0 [V]. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e OperaOperaçção para Vão para VGSGS = 0 e V= 0 e VDSDS > 0> 0 Material p Substrato Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e O potencial negativo aplicado ao Gate repele elétrons livres do canal tipo n e atrai lacunas do substrato tipo p, provocando recombinações de pares elétron-lacuna e, portanto, diminuindo a quantidade de elétrons livres disponíveis no canal para a condução. Assim, quanto mais negativa a polarização do Gate, maior a taxa de recombinação e, consequentemente, menor será a corrente de saturação entre Dreno e Fonte, ID(sat) Canal n Lacunas atraídas pelo potencial negativo aplicado ao Gate Processo de recombinação Material p Substrato Contatos metálicos Camada de SiO2 Elétrons repelidos pelo potencial negativo aplicado ao Gate OperaOperaçção para Vão para VGSGS < 0 e V< 0 e VDSDS > 0> 0 Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e OperaOperaçção para Vão para VGSGS > 0 e V> 0 e VDSDS > 0> 0 I S = I D > I DSS O potencial positivo aplicado ao Gate atrai elétrons livres (portadores minoritários) do substrato tipo p para o canal tipo n, os quais serão somados aos elétron livres (portadores majoritários do canal) para compor a corrente entre Dreno e Fonte (ID), aumentando sua intensidade. Assim, quanto maior o potencial positivo aplicado ao Gate, maior será a corrente ID(sat) e e e e Elétrons atraídos para o canal n pelo potencial positivo aplicado no Gate Material p Substrato Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Curvas CaracterCurvas Caracteríísticassticas Modo depleção Eq. de Shockley 2 1 −= P GS DSSD V VII Curva de Transferência Modo intensificação Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e MOSFET Tipo DepleMOSFET Tipo Depleçção de Canal pão de Canal p Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Canal n Canal p Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e SSíímbolos para o MOSFET tipo Deplembolos para o MOSFET tipo Depleççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Data Data SheetSheet do MOSFET 2N3797 do MOSFET 2N3797 –– Canal n Canal n -- DepleDepleççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.5: MOSFET tipo Depleção Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Data Data SheetSheet do MOSFET 2N3797 do MOSFET 2N3797 –– Canal n Canal n -- DepleDepleççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e ConstruConstruççãoBão Báásicasica sem canal (Dreno) Contatos metálicos (Gate) Região dopada tipo n(Fonte) (Substrato) Região dopada tipo n Material p Substrato Se aplicarmos uma tensão VDS > 0 [V], não haverá corrente entre Dreno e Fonte (ID), pois não há canal formado entre os terminais de Dreno e de Fonte. Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Camada isolante Elétrons minoritáriosatraídos pelo potencial positivo aplicado ao Gate (canal n induzido) Região esvaziada (depleção) de portadores tipo p (lacunas) Lacunas repelidas pelo potencial positivo da porta Deslocamento de Lacunas e ElDeslocamento de Lacunas e Eléétronstrons Material p Substrato + - Elétron Minoritário + Lacuna Minoritária + Lacuna Majoritária - - + Par elétron- lacuna gerado pela ionização térmica Lacuna gerada pelo processo de dopagem Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e OperaOperaçção para 0 < Vão para 0 < VGSGS ≤≤ VVGS(GS(ThTh)) Camada isolante Elétrons minoritários atraídos pelo potencial positivo aplicado ao Gate (canal n induzido) Região esvaziada (depleção) de portadores tipo p (lacunas) Aplicando um potencial positivo ao Gate, as lacunas próximas à camada isolante de SiO2 serão pressionadas a penetrar no substrato p, resultando em uma região de depleção próxima à camada isolante. Simultaneamente, elétrons, portadores minoritários do substrato p, serão atraídos pelo terminal do Gate e se acumularão próximos à camada isolante. Ao valor de VGS que concentra elétrons em número suficiente para suportar uma corrente entre Dreno e Fonte denominamos Tensão de Limiar e representamos por VGS(Th) ou VT. Lacunas repelidas pelo potencial positivo da porta Material p Substrato Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e OperaOperaçção para Vão para VGSGS ≥≥ VTVT e Ve VDS DS > 0> 0 Camada isolante Região esvaziada (depleção) de portadores tipo p (lacunas) Lacunas repelidas pelo potencial positivo da porta Aplicando uma tensão VGS ≥ VGS(Th), será induzido um canal entre o Dreno e a Fonte. Para VDS > 0 será estabelecida uma corrente de Dreno (ID). Assim , para VDS > 0: VGS < VGS(Th) ⇒⇒⇒⇒ ID = 0 VGS ≥ VGS(Th) ⇒⇒⇒⇒ ID > 0 Material p Substrato Elétrons atraídos pelo potencial positivo aplicado ao Gate (canal n induzido) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e SaturaSaturaçção do MOSFET Tipo Intensificaão do MOSFET Tipo Intensificaççãoão Pinch-off (início) Região de depleção Uma vez criado o canal (VGS ≥ VGS(Th)), para um valor fixo de VGS a corrente ID irá aumentar com o aumento da tensão VDS. A medida em que VDS aumenta, a tensão VDG também aumenta ficando menos negativa e, dessa forma, o Gate ficará cada vez menos positivo em relação ao Dreno, provocando uma redução na largura do canal na região próxima ao terminal do Dreno. A largura do canal será reduzida com o aumento de VDS até o ponto de pinch-off,o que estabelecerá uma condição de saturação da correte de Dreno. Material p Substrato GSDSDG VVV −= S Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e SaturaSaturaçção do MOSFET Tipo Intensificaão do MOSFET Tipo Intensificaççãoão Pinch-off (início) Região de depleção Material p Substrato GSDSDG VVV −= S DGGSDS VVV += )Th(GSDG VV (max) −= Valor da tensão VDS que satura o MOSFET tipo Intensificação )Th(GSGSDS VVV )sat( −= )sat()sat( DDDSDS II VV Para =⇒≥ Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Curvas CaracterCurvas Caracteríísticassticas Lugar geométrico de VDS(sat) Curva Característica de Transferência (VGS ≥ VGS(Th)) 2)VV(kI )Th(GSGSD −= O valor de k é determinado por: Onde ID(ligado) e VGS(ligado) correspondem às coordenadas de um ponto particular das curvas do dispositivo, para VDS > VDSsat. 2)VV( I k )Th(GS)ligado(GS ) ligado(D − = Ponto P qualquer VGS(ligado) = 8 V ID(ligado) = 2 2 3 2780 28 1010 V/mA ,)( xk = − = − mA ) VV(,I GSD 222780 −= VGS(Th) = +2 V Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Curva CaracterCurva Caracteríística de Transferênciastica de Transferência )Th(GSVGSV)Th(GSGSD )VV(kI ≥−= 2 VGS(Th) = +2 V VGS(Th) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e MOSFET Tipo IntensificaMOSFET Tipo Intensificaçção de Canal pão de Canal p VGS(Th) = -2 VVGS(Th) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Canal n Canal p Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e SSíímbolos para o MOSFET tipo Intensificambolos para o MOSFET tipo Intensificaççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Data Data SheetSheet do MOSFET 2N4351 do MOSFET 2N4351 –– Canal n Canal n -- IntensificaIntensificaççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.6: MOSFET tipo Intensificação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Data Data SheetSheet do MOSFET 2N4351 do MOSFET 2N4351 –– Canal n Canal n -- IntensificaIntensificaççãoão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7: Polarização do FET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e JFETJFET 0≅GI DS II = 2 1 −= P GS DSSD V VII 2 DSSI PV,30 Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7: Polarizaçãodo FET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e MOSFET MOSFET -- DD 0=GI DS II = 2 1 −= P GS DSSD V VII (+) ID (+) Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7: Polarização do FET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e MOSFET MOSFET -- II 0=GI DS II = ( )2)Th(GSGSD VVkI −= ( ) ( ) ( ) 2]VV[ I k ThGSligadoGS ligadoD − = ID6 ID5 ID4 ID3 ID2 ID1 VGS(Th)VGS1 VGS2 VGS3 VGS4 VGS5 VGS6 Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Circuito Equivalente para ccCircuito Equivalente para cc Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 GGGS VV −= Ponto Q DDDDDS RIVV −= 2 1 −= P GS DSSD V VII Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e DeterminaDeterminaçção do Ponto de Operaão do Ponto de Operaççãoão GGGS VV −= Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.1: Para o circuito da figura abaixo, determine os seguintes parâmetros: a) VGSQ b) IDQ c) VDS d) VD e) VG f) VS 0VS [V] -2VG [V] 4,75VD [V] 4,75VDS [V] 5,625IDQ [mA] -2VGSQ [V] Respostas Solução Gráfica IDQ [mA] 5,6 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 )( SDDDDDS RRIVV +−= SDS RIV = SDGS RIV −= 0 212 =++ kIkI DD Circuito Equivalente para cc e Ponto de OperaCircuito Equivalente para cc e Ponto de Operaççãoão Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e ][0 V VG = SDGS RIV −= Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.2: Determine os seguintes parâmetros para o circuito da figura abaixo: a) VGSQ b) IDQ c) VDS d) VS e) VG f) VD 11,42VD [V] 0VG [V] 2,6VS [V] 8,82VDS [V] 2,6IDQ [mA] -2,6VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 2,59 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.3: Determine o ponto quiescente para o circuito da figura abaixo, se: a) RS = 100 [Ω] b) RS = 10 [KΩ] 0,46b) IDQ [mA] -4,6b) VGSQ [V] 6,4a) IDQ [mA] -0,64a) VGSQ [V] Respostas Solução Analítica a) IDQ [mA] 6,39 b) IDQ [mA] 0,456 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.4: Determine os seguintes parâmetros para o circuito da figura abaixo: a) VGSQ b) IDQ c) VD d) VG e) VS f) VDS 3,72VDS [V] 2,58VS [V] 0VG [V] 6,3VD [V] 3,8IDQ [mA] -2,6VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 3,84 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.3: JFET com Polarização por Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.3: JFET com Polarização por Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 SDS RIV −= DDG VRR RV 21 2 + = Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e DeterminaDeterminaçção do Ponto de Operaão do Ponto de Operaççãoão SDGGS RIVV −= 0== DIGGS VV Ponto Q 0== GSV S G D R VI Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.3: JFET com Polarização por Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Circuito Equivalente para ccCircuito Equivalente para cc Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.3: JFET com Polarização por Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 ( )SDDDDDS RRIVV +−= DDDDD RIVV −= SDS RIV = 21 21 RR VII DDRR + == IR1 IR2 VDD Circuito Equivalente para ccCircuito Equivalente para cc 22RIV RG = Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.3: JFET com Polarização por Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 8,42VDG [V] 6,64VDS[V] 3,6VS [V] 10,24VD [V] 2,4IDQ [mA] -1,8VGSQ [V] Respostas Exemplo 6.5: Determine os seguintes parâmetros para o circuito da figura abaixo: a) IDQ e VGSQ b) VD c) VS d) VDS e) VDG Solução Analítica IDQ [mA] 2,415 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.3: JFET com Polarização por Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.18: Determine IDQ e VGSQ e VDS para o JFET de canal p da figura abaixo: -4,7VDS [V] 3,4IDQ [mA] 1,4VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 3,32 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.4: JFET Polarizado por Duas Fontes Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 VVVV o oo o VVVV i ii i -VSS Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo- FET 5.7.4: JFET Polarizado por Duas Fontes Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 ][0 V VG = Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e DeterminaDeterminaçção do Ponto de Operaão do Ponto de Operaççãoão VVVV SS SSSS SS VGS = VSS - IDRS + ++ +V VV V SS SSSS SS VVVV SS SS SS SS /R/R/R/R S SS S 0== DISSGS VV 0== GSV S SS D R VI Ponto QSSSDS VRIV −= SDSSGS RIVV −= Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.4: JFET Polarizado por Duas Fontes Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 )( SDDSSDDDS RRIVVV +−+= DDDDD RIVV −= SSSDS VRIV −= Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Circuito Equivalente para ccCircuito Equivalente para cc -VSS Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.4: JFET Polarizado por Duas Fontes Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.6: Determine os seguintes parâmetros para o circuito da figura abaixo: a) VGSQ e IDQ b) VDS c) VD d) VS 7,23VDS [V] 7,58VD [V] 0,35VS [V] 6,9IDQ [mA] -0,35VGSQ [V] Respostas -VSS = 10 V Solução Analítica IDQ [mA] 6,91 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.5: Polarização do MOSFET - D Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.7: Para o MOSFET tipo depleção da figura abaixo,determine a) IDQ e VGSQ b) VDS 10,1VDS [V] 3,1IDQ [mA] -0,8VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 3,12 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.5: Polarização do MOSFET - D Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 150 Ω Exemplo 6.8: Para o MOSFET tipo depleção da figura abaixo,determine a) IDQ e VGSQ b) VDS 3,18VDS [V] 7,6IDQ [mA] 0,35VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 7,56 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.5: Polarização do MOSFET - D Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.9: Para o MOSFET tipo depleção da figura abaixo,determine a) IDQ e VGSQ b) VD 9,46VD [V] 1,7IDQ [mA] -4,3VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 1,77 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.5: Polarização do MOSFET - D Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.10: Determine VDS para o circuito da figura abaixo: 5VDS [V] Resposta Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 PolarizaPolarizaçção por Realimentaão por Realimentaççãoão Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e PolarizaPolarizaçção por Realimentaão por Realimentaçção ão –– Ponto de OperaPonto de Operaççãoão DDDDGS RIVV −= DDDDDG RIVVV −== [V] VS 0= 0== GSV D DD D R VI 0== DIDDGS VV SDDDGS RIVV −=Ponto Q Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 DDDDGS RIVV −= Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e PolarizaPolarizaçção por Realimentaão por Realimentaçção ão –– Circuito Equivalente para ccCircuito Equivalente para cc GSDS VV = Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.11: Determine IDQ,VGSQ e VDS para o MOSFET tipo intensificação da circuito da figura abaixo: 6,4VDS [V] 2,75IDQ [mA] 6,4VGSQ [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 2,79 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e PolarizaPolarizaçção por Divisor de Tensãoão por Divisor de Tensão Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e PolarizaPolarizaçção por Divisor de Tensão ão por Divisor de Tensão –– Ponto de OperaPonto de Operaççãoão SDDDGS RIVRR RV − + = 21 2 SDS RIV = DDG VRR RV 21 2 + = DD S D VRRR RI )( 21 2 + = 0)( 21 2 =+ = GSVDD S D VRRR RI SDDDGS RIVRR RV − + = 21 2 Ponto Q 0 21 2 =+ = DIDDGS V RR RV DDVRR R 21 2 + Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 DDG VRR RV 21 2 + = ( )SDDDDDS RRIVV +−= Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e PolarizaPolarizaçção por Divisor de Tensãoão por Divisor de Tensão –– Circuito Equivalente para ccCircuito Equivalente para cc SDDDGS RIVRR RV − + = 21 2 DDDDD RIVV −= SDS RIV = Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.6: Polarização do MOSFET - I Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.12: Determine IDQ, VGSQ e VDS para o circuito abaixo: para 14,4VDS [V] 6,7IDQ [mA] 12,5VGS [V] Respostas Solução Analítica IDQ [mA] 6,72 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.7: Considerações de Projeto Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.15: Determine RD e RS para o circuito da figura abaixo: Respostas RD [KΩ] 3,3 RS [Ω] 400 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.7: Considerações de Projeto Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.16: Determine RS para o circuito da figura abaixo, se VD = 12 [V] e VGSQ = - 2 [V]: 3,35RS [KΩ] Resposta Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory,8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.7: Considerações de Projeto Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.17: Determine, para o circuito da figura abaixo, os valores de VDD e RD para máxima excursão do sinal de saída e ID = ID(ligado): 1,5RD [KΩ] 12VDD [V] Respostas Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.8: Circuitos Combinados Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.13: Determine valores de VD e VC para o circuito abaixo: 7,32VC [V] 11,07VD [V] Respostas Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.7.8: Circuitos Combinados Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 6.14: Determine valores de VD para o circuito abaixo: Resposta VD [V] 9,425 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8: Análise do FET para Pequenos Sinais Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Transcondutância (Transcondutância (gmgm) para o JFET e MOSFET ) para o JFET e MOSFET -- DD 2 1 −= P GS DSSD V VIIQ Ponto GS D m dV dIg = −= P GS P DSS m V V V Ig 12 P DSS m V Ig 20 = −= P GS mm V Vgg 10 DSS D mm I Igg 0=DataSheetfsm yg = 00 = = GSVmm gg Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8: Análise do FET para Pequenos Sinais Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Transcondutância (Transcondutância (gmgm) para o MOSFET ) para o MOSFET -- II DataSheetfsm yg = ( )( )2ThGSGSD VVkI −= ( )( )ThGSGSm VVkg −= 2 Q Ponto GS D m dV dIg = Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8: Análise do FET para Pequenos Sinais Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Circuito Equivalente para Circuito Equivalente para acac Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e os d y r 1 =gsv - gsmvg Yos→ Datasheet Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Modelo equivalente Modelo equivalente acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Gi RZ = Dd RrDDdo RRrZ 10 ≥≅= Dd RrDmDdmv RgRrgA 10 ) ( ≥−≅−= O sinal negativo indica que corre um desvio de fase de 180º entre os sinais de entrada e saída Parâmetros Parâmetros acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.1: JFET com Polarização Fixa Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 9.7: Sabendo-se que yos = 40 [µS], determine para o circuito abaixo: a) gm b) rd c) Zi d) Zo e) Av. Respostas gm [mS] 1,88 rd [KΩ] 25 Zi [MΩ] 1 Zo [KΩ] 1,85 Av -3,48 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 XCS ≈ 0 Ω Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Modelo equivalente Modelo equivalente acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 O sinal negativo indica que corre uma inversão de fase entre os sinais de entrada e saída Dd RrDDdo RRrZ 10 ≥≅= Dd RrDmDdmv RgRrgA 10 ) ( ≥−≅−= Gi RZ = Parâmetros Parâmetros acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.2: JFET com AutoPolarização Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exercício 9.16: Determine Zi, Zo e Av para o circuito da figura abaixo se Yfs= 3000 [µS] e Yos= 50 [µS] Respostas Zi [MΩ] 10 Zo [KΩ] 2,83 Av -8,49 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.3: FET com Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 JFET MOSFET - D MOSFET - I Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.3: FET com Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Modelo equivalente Modelo equivalente acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.3: FET com Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 O sinal negativo indica que os sinais de entrada e saída estão defasados de 180º 21 RRZi = Dd RrDmDdmv RgRrgA 10 ) ( ≥−≅−= Dd RrDDdo RRrZ 10 ≥≅= Parâmetros Parâmetros acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.3: FET com Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 -8,05Av 1,77Zo [KΩ] 9,17Zi [MΩ] 100rd [KΩ] 4,47gm [mS] Respostas Exercício 9.11: Para o circuito da figura abaixo, determine gm e rd e esboce o circuito equivalente ac, indicando os valores de Zi,Zo e Av. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.3: FET com Divisor de Tensão Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exercício 9.43: Determine Zi,Zo e a tensão de saída para o circuito da figura abaixo se Vi = 0,8 [mV] e rd = 40[KΩ]. Respostas gm [mS] 1,44 Zi [MΩ] 8 Zo [KΩ] 3,048 Av -4,39 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.4: JFET Dreno Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.4: JFET Dreno Comum Prof. PedroSergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Modelo equivalente Modelo equivalente acac Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.4: JFET Dreno Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Ird IRS Modelo equivalente Modelo equivalente acac Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.4: JFET Dreno Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 S o d o ogsm R V r VIVg +=+ogsi VVV += )R ( Sdgsmo rVgV = Equacionando as malhas de entrada e saída, podemos escrever que: O que resulta em: Sd Rr m S m Sdo g R g RrZ 10 1 1 ≥≅= ( ) ( ) Sd RrSm Sm Sdm Sdm v Rg Rg Rrg Rrg A 10 1 1 ≥+ ≅ + = E, ainda podemos ver que: Gi RZ = Parâmetros Parâmetros acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.4: JFET Dreno Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 9.9: Para VGS = - 2,86 [V] e IDQ = 4,56 [mA], determine gm, rd, Zi, Zo e AV para o circuito da figura abaixo. Verifique se o ponto de operação especificado está correto. Respostas gm [mS] 2,28 rd [KΩ] 40 Zi [MΩ] 1 Zo [Ω] 365,52 Av 0,83 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.5: JFET Porta Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.5: JFET Porta Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Modelo equivalente Modelo equivalente acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.5: JFET Porta Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Modelo equivalente Modelo equivalente acac modificadomodificado - gmvgsrd Is Io Ii Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.5: JFET Porta Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Substituindo a fonte de corrente gmVgs por seu equivalente Thevenin e equacionando as malhas de entrada e saída, podemos escrever que: o S i i IR VI += Dd dgsmi o Rr rVgV I + − = igs VV −= ododgsmi VrIrVgV ++= D o o R VI = O que resulta em: Dd RrS dm Dd Si Rrg RrRZ 10 mg 1 1 ≥≅ + + = Dd RrDmD Dd dm v RgRRr rgA 10 )1( ≥≅+ + = E, ainda podemos ver que: Dd RrDdDo RrRZ 10 ≥≅= Parâmetros Parâmetros acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.5: JFET Porta Comum Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Respostas gm [mS] 2,25 rd [KΩ] 20 Zi [Ω] 350 Zo [KΩ] 3,05 Vo [mV] 280,8 Exemplo 9.10: Para VGS = - 2,2 [V] e IDQ = 2,03 [mA], determine gm, rd, Zi, Zo e Vo para o circuito da figura abaixo. Verifique se o ponto de operação especificado está correto. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.6: MOSFET – I com Realimentação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.6: MOSFET – I com Realimentação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Modelo equivalente do MOSFET- I com realimentação Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Modelo equivalente Modelo equivalente acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.6: MOSFET – I com Realimentação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 F oi i R VVI −= DR d o gsmi r VVgI += igs VV = Equacionando a malha de entrada, podemos escrever que: O que resulta em: DdDdF 10R r e )R 10(r R Dm D 1)R (g1 R ≥≥+ ≅ + + = Dm F d dF i Rg R r rR Z Rg)R r R(gA DdDdF 10R r e )R 10(r RDmDdFmv ≥≥−≅−= E, ainda podemos ver que: DdDdF 10R r e )R 10(r RDd R r ≥≥≅= DFo RRZ Parâmetros Parâmetros acac Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.8.6: MOSFET – I com Realimentação Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 9.12: Determine gm, rd, Zi,Zo e Av para o circuito abaixo: Respostas gm [mS] 1,63 rd [KΩ] 50 Zi [MΩ] 2,53 Zo [KΩ] 2 Av -3,21 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.9: Projeto de Amplificadores com FET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 9.13: Projete o circuito abaixo de forma que o mesmo apresente uma impedância de entrada de 10 [MΩ] e um ganho de tensão igual a 10. RG Respostas RD [KΩ] 2 RG [MΩ] 10 Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory, 8e Capítulo 5: Transistor de Efeito de Campo - FET 5.9: Projeto de Amplificadores com FET Prof. Pedro Sergio Monti – Prof. Geraldo Gil R. Gomes NP 202 – Eletrônica Analógica I – 1º Semestre de 2015 Exemplo 9.14: Projete o circuito abaixo de forma que o mesmo apresente uma impedância de entrada de 100 [MΩ] e um ganho de tensão igual a 8. O valor de gm deve ser relativamente alto e definido para VGSQ = 0,25 VP. 180RS [KΩ] 100RG [MΩ] 2,2RD [KΩ] Respostas
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