Para um transistor nMOS tipo depleção com
, encontre o valor mínimo de vds necessário para operar na região de saturação quando
. Qual o valor correspondente de
?
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede duas coisas claras:
- Dados:
- Perguntas:
- Qual o valor mínimo de
necessário para o transistor operar na região de saturação? - Qual o valor correspondente de
nessa condição?
- Qual o valor mínimo de
Passo 2
Entendendo o que significa “saturação” para um MOSFET (mesmo no caso depletivo): a região de saturação (às vezes chamada de região ativa) ocorre quando o canal está “pinçado” perto do dreno, ou seja, quando a tensão dreno‑fonte é grande o suficiente para que a junção de canal atinja o ponto de pinçamento. A condição matemática padrão (para um n‑MOS) é
Aqui
é a tensão de limiar (threshold),
é a tensão porta‑fonte e
é a tensão dreno‑fonte. Essa fórmula vale independentemente de o transistor ser depleção ou enriquecimento; a diferença é que em um transistor depleção
pode ser negativo.
Passo 3
Definimos a “tensão de sobre‑drive” (ou overdrive) como
Esse
é a quantidade em que a porta excede o limiar; é útil porque a condição de saturação pode ser escrita simplesmente como
Vamos calcular
com os números fornecidos (a conta é só substituição de valores).
Passo 4
Cálculo de
:
Portanto o mínimo de
para saturação é o próprio
, ou seja,
.
Passo 5
Agora vamos calcular a corrente de dreno
na região de saturação. A fórmula básica (sem considerar efeitos de modulação de comprimento de canal) para o regime de saturação é
Aqui:
-
é a corrente de dreno; -
é o ganho transcondutância por unidade de tensão ao quadrado já multiplicado por (unidade no enunciado); -
é o overdrive que calculamos.
Passo 6
Substituindo os valores:
Fazendo a conta passo a passo:
Passo 7
Pequeno comentário final para te dar confiança: o procedimento foi:
- reconhecer a condição de saturação
, - calcular o overdrive
, - usar a fórmula quadrática de corrente em saturação. Tudo isso são coisas que caem direto em prova — decora a condição de saturação e a fórmula da corrente; o resto é aritmética.