Esboce as características de transferência e as de dreno para um MOSFET do tipo depleção de canal
com
e
para um intervalo de
a
.
Passo 1
O enunciado fornece um MOSFET de canal
do tipo depleção com os parâmetros:
-
. -
.
O que se pede:
- Esboçar a característica de transferência: corrente de dreno
em função de no intervalo pedido. - Esboçar as características de dreno: curvas
versus para vários valores de no mesmo intervalo.
Observação sobre o intervalo: o enunciado diz “de
a
”. Como foi dado
, tem-se
. Para evitar ambiguidade e cobrir o caso mais útil em circuitos (desde o ponto de pinçamento até polarização positiva), vou trabalhar no intervalo clássico desde
até
. Se a intenção fosse exatamente
a
, o procedimento é idêntico: basta avaliar os mesmos pontos conforme mostrado.
Passo 2
Qual é a lei de transferência (fórmula) e por que ela vale aqui?
Para um MOSFET depleção, a característica de transferência na região de saturação aproximadamente segue a mesma forma quadrática usada para JFETs/depleção-mode devices:
Expliquei cada símbolo:
-
é a corrente de dreno no regime de saturação (corrente máxima para dado ). -
é a corrente de dreno com (a corrente de drenagem no ponto de referência). -
é a tensão porta-fonte aplicada. -
é a tensão de pinçamento (aqui negativa). Quando a corrente se anula: .
Intuição curta (sem jargões): aquela fórmula é uma parábola em
deslocada, que dá
em
,
em
, e cresce para
.
Condição de saturação (quando a fórmula vale como corrente “de saturação”):
ou seja, a curva de
versus
“satura” quando
excede esse valor; para
menores, o transistor está na região linear/óhmica e
cresce aproximadamente com
.
Passo 3
Vamos calcular pontos práticos da característica de transferência usando a fórmula acima. Vou escolher pontos regulares desde
até
:
. Em cada caso aplico
Cálculos detalhados:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
Esses pontos já permitem esboçar a curva de transferência: começa em zero em
, cresce de forma convexa até
em
e passa a cerca de
em
.
Passo 4
Agora as características de dreno
versus
para alguns valores de
. Primeiro calcular a corrente de saturação (valor máximo da curva, obtido pela transferência) e o ponto de transição (
de saturação) para cada
usado.
A corrente de saturação é o
calculado no Passo 3. O valor de
em que a curva passa da região linear para saturação é, para este modelo,
Calculemos
e junto o
(já encontrado):
- Para
:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
- Para
:
Interpretação para esboço:
- Para cada curva com
fixo, quando o transistor está na região linear: cresce quase linearmente com (traço que parte da origem até o ponto de saturação). - Para
a corrente fica aproximadamente constante em (região horizontal no gráfico). - Assim, em um mesmo gráfico
vs represente várias curvas horizontando-se cada qual em seu , com as curvas para maiores deslocando-se para cima (maior corrente) e tendo maior.
Passo 5
Como desenhar o esboço passo a passo (o “como desenhar” para você usar na prova):
- Característica de transferência
vs : - Eixos: abscissa
de até ; ordenada de até . - Marque os pontos calculados:
, , , , , . - Ligue suavemente os pontos formando uma curva convexa que cresce mais rápido conforme
fica positivo.
- Eixos: abscissa
- Características de dreno
vs para cada escolhido: - Eixos:
horizontal (0 até, por exemplo, ), vertical até . - Para cada
trace uma linha que cresce quase linear desde até o ponto indicado acima; a partir daí faça a linha aproximadamente horizontal em . - Destaque que para
mais positivo a linha plana fica mais alta e o ponto de transição desloca-se para a direita.
- Eixos:
Dica prática: marque os pares
como “cantos” onde cada curva muda de inclinação; esses pontos já definem a forma geral do esboço.
Resposta
Transferência (
vs
), pontos calculados:
,
,
,
,
,
.
Dreno (
vs
) — pontos de saturação
para cada
:
- •
. - •
. - •
. - •
. - •
. - •
.