FET x BJT FET Transistor por efeito de

FET x BJT (FET – Transistor por efeito de campo) Similaridades – circuitos de aplicação para ambos: • Amplificadores • Chaveamento • Casamento de impedância Diferenças: • dispositivos controlados por tensão (BJTs por corrente). • alta impedância de entrada (BJTs tem alto ganho). • menos sensiveis à variações de temperatura. • devido a sua construção, são mais facilmente integraveis em CIs. • geralmente são mais sensiveis à eletricidade estática que os BJTs.

Tipos de FET • JFET - Transistor de Junção por Efeito de Campo • MOSFET - Transistor por Efeito de Campo tipo Metal-Oxide - D-MOSFET - MOSFET de Depleção - E-MOSFET - Enhancement MOSFET

Operação Básica do JFET A operação do JFET se compara a ação de uma torneira. fluxo S Atuando-se sobre o “gate” controla-se a largura disponível para a passagem do fluxo. cano G D

Largura da zona de depleção em uma junção PN M A Garms -2011

Átomo Si Intrínseco lacuna elétron n - concentração de elétrons livres p - concentração de lacunas M A Garms -2011 n=p

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si N P lacuna elétron N n. N p. N M A Garms -2011 n. N - concentração de elétrons livres no lado N p. N - concentração de lacunas no lado N n. P - concentração de elétrons livres no lado P p. P- concentração de lacunas no lado P P p. P n. P

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si lacuna elétron M A Garms -2011 N P

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si lacuna elétron M A Garms -2011 N P

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si N P lacuna elétron + - + + + - Por que este processo de uniformização não se estende totalmente ao longo dos dois blocos P e N ? M A Garms -2011

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si N P lacuna elétron + - + + + Região de cargas fixas ou Região de depleção de portadores M A Garms -2011 -

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si Região de depleção N lacuna elétron + P E + - + + + - Campo eletrostático E, criado pelas cargas fixas, se opõe à uniformização! M A Garms -2011

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si Região de depleção N lacuna elétron + P E + - + nn pn M A Garms -2011 + - + - + - pp np

Átomo doador Átomo aceitador Região de depleção N P Átomo Si lacuna elétron + E + - + + + Potencial de contato gerado por E M A Garms -2011 V 0 -

Átomo doador Átomo aceitador Região de depleção N P Átomo Si lacuna elétron + - + + + q. V 0 M A Garms -2011 - Energia Potencial para lacunas (sem polarização)

Átomo doador Região de depleção N Átomo aceitador P Átomo Si lacuna elétron + - + + + Energia Potencial para elétrons (sem polarização) M A Garms -2011 - -q. V 0

Modelo de simulação Vista de cima Barreira discos se movimentam aleatoriamente (temperatura): distribuição média com alguns discos na parte superior M. A. Garms - 2011

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si Região de depleção N lacuna elétron + - + + + P - Largura de repouso da zona de depleção: sem polarização externa. M A Garms -2011

Átomo doador Átomo aceitador Átomo Si Região de depleção N lacuna elétron P + - + - + V L Largura da zona de depleção aumenta com a polarização reversa. M A Garms -2011

PROVA V L Lp Ln Zona de Na depleção P N Nd 0 z A: área transversal 0, potencial s/ polarização externa potencial de contato

JFET - Construção D- dreno n canal: região (em verde) por onde o fluxo de portadores é conduzido entre D e S. Neste exemplo o FET é dito de canal n. p G- gate Regiões de depleção M. A. Garms - 2011 p Invertendo-se as regiões p e n do desenho obtém-se um FET de canal p Contato metálico S- source

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D ID Regiões de depleção: n I Porque aumentam perto do dreno? p p G VDS> 0 VGS= 0 e . . . S M. A. Garms - 2011 e IS

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D ID Ponto (X) D p G VGS= 0 2. 0 V p C B 1. 5 V 1. 0 V A r VDS= 2 V VAS= 0. 5 V S M. A. Garms - 2011 n I IS VXS (V) VXG (V) A 0, 5 B 1, 0 C 1, 5 D 2, 0

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D ID Ponto (X) D C p G n I p VXS (V) VXG (V) A 0, 5 B 1, 0 C 1, 5 D 2, 0 B VAG VDS= 2 V A VAS= 0. 5 V VGS= 0 S M. A. Garms - 2011 IS VGS+ VAG VAS= 0 mas VGS= 0 VAG= VAS ou VXG= VXS

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D ID Ponto (X) D C p G n I p B A S M. A. Garms - 2011 VXG (V) A 0, 5 B 1, 0 C 1, 5 D 2, 0 VDS= 2 V VXG> 0 o potencial no canal N é maior que o potencial no gate (P) e logo tal junção PN está reversamente polarizada. VAG VGS= 0 VXS (V) IS Quanto mais X se aproxima do dreno maior o valor da tensão reversa VXG e portanto mais larga fica a região de depleção (estreitando o canal).

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D ID Ponto (X) D C p G n I p B A 0, 75 B 1, 5 C 2, 25 D 3, 0 Aumentando-se VDS o canal irá se fechar na região próxima ao dreno. A S M. A. Garms - 2011 VXG (V) VDS= 3 V VAG VGS= 0 VXS (V) IS A tensão limite na qual isto ocorre é denominada tensão de estrangulamento (pinch-off). Neste exemplo ocorre para VDS= |VP|= 3 V (quando VGS= 0).

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D D aumento em VDS (após |VP|) não produz aumento em ID pois há um aumento correspondente na resistência do canal devido ao seu estrangulamento. n I C p G ID p B VAG VGS= 0 VDS =3. 5 V A S M. A. Garms - 2011 IS IDSS corrente máxima de saturação entre dreno e source.

Polarização com VGS = 0, VDS > 0 D ID n I Esta “inclinação” depende de r e. I p p G VGS= 0 VDS= 2 V r S M. A. Garms - 2011 IS

Polarização com VGS = 0, VDS pequeno O que acontece para I 0 ( VDS pequeno) e VGS < 0? M. A. Garms - 2011

Polarização com VGS = -1 V, VDS = D 0 D ID Ponto (X) D C p G n I p VXS (V) VXG (V) A 0 1, 0 B 0 1, 0 C 0 1, 0 D 0 1, 0 B VDS= VAG A VAS 0 V VGS= -1 V S M. A. Garms - 2011 IS VGS+ VAG VAS= 0 mas VAS 0 VAG -VGS (= 1 V) ou VXG 1 V (constante)

Polarização com VGS < 0, VDS pequeno D “inclinação” 0 ID n I p p G VDS = VGS= -1 V S M. A. Garms - 2011 IS

Polarização aumentando-se VGS < 0, VDS pequeno D ID n I p p G VDS = VGS= -2. 2 V S M. A. Garms - 2011 IS

Polarização com VGS < 0, VDS pequeno D n ID I p p D G VDS = 0 L/2 VGS= -1 V E Área A pela qual passa a corrente M. A. Garms - 2011 S IS

ID = f (VGS); VDS pequeno VP tensão de pinch-off fechamento do canal: M. A. Garms - 2011

ID = f (VGS); VDS pequeno ID VGS= 0 V VGS= -1 V VGS= -|VP| VDS (resistor ajustável por tensão) Extrapolando para VDS= |VP| e VGS= 0 V ID = IDS =IDSS M. A. Garms - 2011

Lei de Schockley: ID = f (VGS) Lei de Schockley erro M. A. Garms - 2011

Curvas Características 1/4 1/2 VGS(off) = VP Ao atingir um dado valor VGS a corrente ID assume o valor 0. VGS neste ponto é representada por VGS(off).

Polarização com VGS< 0 VD = VGS-VP

Símbolo do JFET