Considere um MOSFET de intensificação. Dados:
(para
e
).
a) Determine a constante
do dispositivo;
(1,0 pontos)
b) Para a condição
, determine a corrente de dreno para esse dispositivo quando
e 6 V (Importante: verfique a condição de operação);
(1,0 pontos)
c) Esboce a curva
para esse dispositivo (independente de
).
(0,5 ponto)
a) Determine a constante
(1,0 pontos)
b) Para a condição
(1,0 pontos)
c) Esboce a curva
(0,5 ponto)
Passo 1
Enunciado e dados fornecidos (o que o problema pede):
Perguntas:
a) Determine a constante do dispositivo.
b) Para , determine a corrente de dreno
quando
e
. (Verifique a condição de operação em cada caso.)
c) Esboce (descreva) a curva versus
para esse dispositivo (independente de
).
a) Determine a constante
b) Para
c) Esboce (descreva) a curva
Passo 2
Relembrando a fórmula usada na região de saturação (modelo de nível 1, sem modulação do comprimento de canal): a corrente de dreno em saturação é dada por
onde:
-
é a corrente de dreno (em ampère), -
é a constante do transistor (em ), que agrupa mobilidade, capacitância e geometria ( ), -
é a tensão porta-fonte (em volt), -
é a tensão de limiar (threshold) (em volt).
Explicação rápida do porquê: quandoe é suficientemente grande ( ), o canal está pinçado próximo ao dreno e a dependência de com é quadrática — daí o e o fator .
Passo 3
Verificação da região de operação no ponto fornecido (dados iniciais): com
e
temos
Como o enunciado dá
e
, o dispositivo está em saturação nesse ponto. Portanto podemos usar diretamente a fórmula de saturação do Passo 2 para calcular
.
Passo 4
Cálculo de
usando
e
:
Isolando
:
Em notação científica:
Como alternativa útil para provas, em unidades de
:
Passo 5
Procedimento para a parte (b): com
fixo, para cada
devemos comparar
com
para decidir a região:
- Se
então corte e . - Se
então saturação e usamos . - Se
então região linear (tríodo) e usamos .
Já temos.
Agora cálculo caso a caso (vou mostrar as contas passo a passo):
Caso
:
logo
→ corte. Portanto
Caso
:
Comparando com
:
, então estamos em saturação. Use a fórmula de saturação:
Calcule:
Caso
:
Comparando com
:
, então a operação está na região linear (tríodo). Use a fórmula do triode:
Substituindo valores:
Calcule o colchete:
Portanto
Passo 6
Parte (c) — esboço e descrição da curva
(independente de
):
Interpretação pedida: "independente de
" normalmente significa traçar a curva de transferência na região de saturação (ou seja, assumir
suficientemente grande para que o transistor esteja em saturação). Nessa situação a curva é dada por
e
para
. Assim a curva é:
- Nula até
. - Para
cresce como uma parábola (quadrática) com vértice na origem deslocado para .
Pontos de referência já calculados:e, do dado inicial, (confere com a fórmula: ).
Resumo visual (descrição): no eixo horizontal(a partir de 0 até, por exemplo, 6–8 V), no eixo vertical (em mA); curva zero até , a partir daí uma parábola suave subindo — inicialmente lenta, depois mais rápida conforme aumenta (pela dependência quadrática).
Resposta
a)
b)
c) para
. Para
:
b)
c)
ou seja, uma parábola iniciando em
(pontos de referência:
,
).