Dado \mathrm{I}_{\mathrm{DSS}}=14 \mathrm{~mA} e \mathrm{V}_{\mathrm{GS}}=1 \mathrm{~V}, determine \mathrm{V}_{\mathrm{P}} se \mathrm{I}_{\mathrm{DSS}}=9,5 \mathrm{~mA} para um MOSFET do tipo depleção.
Passo 1
O enunciado (reformulado claramente) nos dá:
I_{DSS}=14\\ \mathrm{mA} (corrente de drenagem com V_{GS}=0),
V_{GS}=1\\ \mathrm{V},
a corrente de drenagem sob essa tensão de porta é I_{D}=9{,}5\\ \mathrm{mA}.
A pergunta é: determinar o valor de V_{P} (tensão de pinçamento / pinch-off) para o MOSFET do tipo depleção, usando esses dados.
Passo 2
Qual equação vamos usar e por quê?
Para dispositivos do tipo depleção (modelo análogo ao Shockley usado em JFETs e em aproximações para MOSFETs depleção), a corrente de drenagem em região apropriada costuma ser dada pela forma
I_{D} é a corrente de drenagem com a tensão de porta V_{GS} aplicada.
I_{DSS} é a corrente de drenagem quando V_{GS}=0 (valor fornecido).
V_{GS} é a tensão porta-fonte (dada).
V_{P} é a tensão de pinçamento (pinch-off voltage) que queremos achar.
Observação sobre sinais: dependendo da convenção do dispositivo (n-channel vs p-channel) V_{P} pode ser negativo; aqui vamos resolver a equação algebraicamente e comentar o sinal no final.
Vamos escolher o sinal que leva a um V_{P} fisicamente consistente com a equação. Tomando a versão sem módulo (escolhendo o sinal positivo do lado direito, que é o caso usual para proceder),
Arredondando de forma prática para duas casas decimais:
V_{P}\approx 5{,}68\\ \mathrm{V}.
Passo 5
Comentário físico rápido sobre o sinal (para não te deixar inseguro):
A equação usada retorna um valor positivo V_{P}\approx 5{,}68\\ \mathrm{V}. Em algumas convenções (por exemplo, para um JFET n-channel) o valor de pinch-off é negativo porque se define a tensão de pinçamento como uma tensão negativa aplicada à porta para cortar o canal; nesse caso usa‑se a mesma fórmula mas com V_{P}<0 e sinais adaptados. O importante aqui é o módulo e o procedimento: numericamente obtemos 5{,}68\\ \mathrm{V} como magnitude de V_{P}. Se a sua referência define V_{P} com sinal negativo para o tipo de dispositivo em questão, então escreveria V_{P}\approx -5{,}68\\ \mathrm{V}. Confirme a convenção do seu livro/aula; o cálculo da magnitude está correto.