IE 327 Prof Jacobus Cap 8 Modelagem de

IE 327 – Prof. Jacobus Cap. 8 Modelagem de Pequeno Sinal para Baixas e Médias Freqüências (parte 2)

8. 3 Modelo de Pequeno Sinal para a parte Intrínseca em Freqüência Média - Anteriormente, considerou-se um pequeno sinal de Baixa Freqüência variando ao redor das tensões d. c. . Desprezou-se o “Efeito de Carga Armazenada”. Mas o que é “Efeito de Carga Armazenda” ? Antes (sempre), havia isso. . .

- Agora (seção 8. 3), considera-se “Operação Quase- Estática” e leva-se em conta parte do “Efeito de Carga Armazenda”. Aplicar-se-á Média Freqüência… P 1. : Mas o que é “Operação Quase - Estática” R 1. : Os vários valores de tensão ocasionarão valores de corrente e cargas elétricas como se fossem grandezas d. c. P 2. : Não é estranho as correntes continuarem a ser como se as tensões fossem d. c. e não serem a soma de uma componente devido aos capacitores com as próprias correntes d. c. ?

- Será considerado inicialmente apenas a parte Intríseca e na seção 8. 4 adiciona-se os efeitos da parte Extrínseca. - A “Ionização de Impacto” é desconsiderada. . . Essa é aquela que foi considerada nas seções anteriores deste capítulo, que produziam uma corrente.

8. 3. 2 - Capacitâncias Intrínsecas. O índice “ 0” ao lado das grandezas significa “Ponto Quiescente”. ( Fig. 8. 15 a ) Transistor polarizado Com 4 tensões d. c. em um certo ponto de operação.

Considera-se: -Inv. Forte; -Aumento de tensões; -“Estado Permanente” das tensões de antes e depois da variação. ( Fig. 8. 15 ) Medida das Capacitâncias Intrínsecas.

Capacitâncias surgidas devido a : Do cap. 3 ( Fig. 8. 15 b ) Efeito de um pequeno Aumento na Tensão de Fonte (Vs).

Apresentação em detalhe de uma das capacitâncias surgidas devido a variação de tensão na Fonte. . . ( Fig. 8. 16 ) Significado de Cgs , a Capacitância Intrínseca de gate-source para pequeno-sinal.

Capacitâncias surgidas devido a : Do cap. 3 ( Fig. 8. 15 c ) Efeito de um pequeno aumento na Tensão de Dreno (Vd).

Capacitâncias surgidas devido a : Do cap. 3 ( Fig. 8. 15 d ) Efeito de um pequeno aumento na Tensão de Corpo (Vb).

Circuito Equivalente de Pequeno Sinal ( Fig. 8. 17 ) Simples Circuito Equivalente de Pequeno Sinal para o transistor mos.

- Princípio da não-interferência : Exemplo: Causa uma carga no terminal g. e não interferem no Efeito Capacitivo de. O neles.

Até quanto é Freqüência Média ? Trabalhando na Inversão Forte, pode-se dizer que o limite superior de freqüência é PROPORCIONAL ( não igual ) a: ( 8. 3. 6 ) Exemplo: Limite de validade ou até

Agora, vou ter que desenvolver as 5 capacitâncias obtidas anteriormente. . . Ou seja, colocá-las em termos de tensões nos terminais. . . P. : Como fazer isso ? É complicado ? R. : Isso será realizado considerando-se as 3 regiões de inversão separadamente e usando as equações de Cargas Elétricas já desenvolvidas ao longo do Capítulo 4 e Capítulo 7. . Se usarmos as equações do Modelo Completo de Cargas, as novas esquações resultantes serão complexas, mas, usando-se o Modelo Simplificado de Cargas ( sec. 4. 5. 3 ) ficará mais simples e ainda assim aceitável.

Para a Inversão Forte : (7. 4. 15) (7. 4. 17)

Para a Inversão Forte : (continuação) Dependendo do valor escolhido para α, as derivadas podem ser complexas ou não ! (Faz-se, então, duas considerações): Adota-se α = α 1 (como no Cap. 4) e considera-se que a variação de α 1 com VS e VB é desprezível. P. : Qual a motivação dessa última “assumption” ? R. : Fazer α 1 uma constante.

Para a Inversão Forte : (continuação) Após todas essas considerações, obtém-se:

O Porquê Matemático do comportamento dos gráficos anteriores : Lembrar-se: Aumenta VSB, o VGS Diminui. . VGB = VGS+VSB

Como ficam as Capacitâncias na Inversão Forte e Não-Saturação : Consideração: e

O Porquê intuitivo dos valores das capacitâncias na Não-Saturação : Lembrar-se do significado Físico da “Capacitância de Junção” (Cap. 1), para explicar porque Cgb=0

Como ficam as Capacitâncias na Inversão Forte e Saturação : Consideração: e

Inversão Moderada: Não tem equações de cargas desenvolvidas especificamente para essa região. . . Por isso, é melhor desenvolver equações de capacitância a partir de um “Modelo Geral de Cargas” para, assim, também avaliar a Inversão Moderada. Expressões para Inversão Moderada serão vistas adiante.

Inversão Fraca: (7. 4. 33) (7. 4. 34) (8. 3. 5) (8. 3. 32) (8. 3. 33)

Modelo Geral de Folha de Cargas

Depleção (8. 3. 36)

Acumulação (7. 4. 51) (8. 3. 37) Quando VGB está muito perto de VFB, a consideração de uma fina folha de cargas acumuladas se desfaz. . .

Efeitos de Pequena Dimensão -Saturação de velocidade, modulação de canal, cálculos 2 D. -As expressões de Carga levam em conta valores efetivos para contornar os efeitos.

Capacitâncias Extrínsecas

Capacitância de gate É multiplicado por 2, pois C’’ob é a contribuição de cada lado do canal

Capacitância de junção (ou seja, substrato)

Capacitância de proximidade de Fonte e Dreno Difícil de avaliar, mas pode ser desprezado ! Exceto para canal curto P. : Por que é difícil avaliar ? R. : Por causa das paredes de source e drain serem não – retas.