23ª Aula: O MOSFET como Amplificador

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Distinguir a aplicação do MOSFET polarizado no corte, na regiãotriodo e na região de saturação

- Explicar a utilização do MOSFET como amplificador quando opera naregião de saturação

- Empregar o Modelo para pequenos sinais para calcular o ganho de tensão em amplificadores como MOSFET

Características de Corrente-Tensão do NMOSFET Tipo Enriquecimento

EquaEquaçções de Iões de IDD=f(V=f(VGSGS, V, VDSDS) de 1) de 1aa OrdemOrdem

• Região Triodo: [ 0< VDS VGS-Vt ]

2VVVV

LW kI

2DS

DStGSnD

• Região de Saturação: [ 0< VGS-Vt VDS ]

2

VVLWkI

2tGS

nD onde oxn

ox

oxn .Cμxεμ

nk

Parâmetro de Transcondutância do processo [A/V2]

NMOSFETNMOSFET

• Região de Corte: [ VGS Vt ou VGS-Vt 0 ]ID=0

Região de Saturação

VDS > VGS − Vt

Limiar entre triodo e saturação: vDS = vGS - Vt

NMOS

2

VVLWkI

2tGS

nD

Exemplo 4.4 Projete o circuito abaixo para VD= 0,1V. Qual a resistência efetiva entre dreno e fonte? Considere Vt= 1 V e kn´(W/L) = 1 mA/V2

Operando em Triodo (Linear)[ 0< VDS VGS-Vt ]

eVDS << 2 (VGS – Vt)

Exemplo 4.4 Como operar em saturação?

Fazer

[ VGS VDS -Vt ]

VDS≥ VGS − Vt ou VGS≤ VDS − Vt

Operando na Região de Saturação

[ VGS VDS -Vt ]

carga passiva

vi

vo

Operando na Região de Saturação

[ VGS VDS -Vt ]

carga passiva

O MOSFET como Amplificador

• Como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação

carga passiva

2VV

LWkI

2tGS

nD

[ VGS VDS -Vt ]

O MOSFET como Amplificador

• Como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação

)VV.(LW.k

VIg tGSn

GS

Dm

2

VVLWkI

2tGS

nD

gsmd vgi

aproximação(linearização)

O MOSFET como Amplificador

• Como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação

carga passiva

[ VGS VDS -Vt ]

• Será que podemos analisar esse comportamento matematicamente?

Região de Saturação: Modelo para grandes sinais

VDS > VGS − Vt ou VGS < VDS − Vt

2

VVLWkI

2tGS

nD

Região de SaturaçãoVDS > VGS − Vt ou VGS < VDS − Vt

).V 1(2

VVLWI DS

2tGS

D nk

2

VVLWkI

2tGS

nD

AVonde 1

VA

Modelo de circuito equivalente para grandes sinais de um NMOSFET operando em saturação incorporando r0

ADo V

ondeI

r 11

Região de Saturação: Modelo para grandes sinais

O MOSFET como Amplificador

• Falamos que como amplificador o MOSFET é utilizado na região de saturação

)VV.(LW.k

VIg tGSn

GS

Dm

2

VVLWkI

2tGS

nD

gsmd vgi

aproximação

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

)VV.(LW.k

VIg tGSn

GS

DSm

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

)VV.(LW.k

VI

g tGSnGS

DSm

2

VVLWkI

2tGS

nD

D

Ao I

Vr

)////( LoDmgs

dV RrRg

vvA

Ganho de Tensão

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais