IE327 – Prof. Jacobus Cap. 8 Modelagem de Pequeno Sinal para Baixas e Médias Freqüências

1. IE327 – Prof. Jacobus Cap. 8 Modelagem de Pequeno Sinal para Baixas e Médias Freqüências (parte 2)

2. 8.3 Modelo de Pequeno Sinal para a parte Intrínseca em Freqüência Média - Anteriormente, considerou-se um pequeno sinal de Baixa Freqüência variando ao redor das tensões d.c. . Desprezou-se o “Efeito de Carga Armazenada”. Mas o que é “Efeito de Carga Armazenda” ? Antes (sempre), havia isso...

3. Agora (seção 8.3), considera-se “Operação Quase- Estática” e leva-se em conta parte do “Efeito de Carga Armazenda”. • Aplicar-se-á Média Freqüência… • P1.: Mas o que é “Operação Quase - Estática” R1.: Os vários valores de tensão ocasionarão valores de corrente e cargas elétricas como se fossem grandezas d.c. • P2.: Não é estranho as correntes continuarem a ser como se as tensões fossem d.c. e não serem a soma de uma componente devido aos capacitores com as próprias correntes d.c. ?

4. - Será considerado inicialmente apenas a parte Intríseca e na seção 8.4 adiciona-se os efeitos da parte Extrínseca. - A “Ionização de Impacto” é desconsiderada... Essa é aquela que foi considerada nas seções anteriores deste capítulo, que produziam uma corrente .

5. 8.3.2-Capacitâncias Intrínsecas. O índice “0” ao lado das grandezas significa “Ponto Quiescente”. ( Fig. 8.15 a ) Transistor polarizado Com 4 tensões d.c. em um certo ponto de operação.

6. Considera-se: -Inv. Forte; -Aumento de tensões; -“Estado Permanente” das tensões de antes e depois da variação. ( Fig. 8.15 ) Medida das Capacitâncias Intrínsecas.

7. : Capacitâncias surgidas devido a Do cap. 3 ( Fig. 8.15 b ) Efeito de um pequeno Aumento na Tensão de Fonte (Vs).

8. Apresentação em detalhe de uma das capacitâncias surgidas devido a variação de tensão na Fonte... ( Fig. 8.16 ) Significado de Cgs , a Capacitância Intrínseca de gate-source para pequeno-sinal.

9. : Capacitâncias surgidas devido a Do cap. 3 ( Fig. 8.15 c ) Efeito de um pequeno aumento na Tensão de Dreno (Vd).

10. : Capacitâncias surgidas devido a Do cap. 3 ( Fig. 8.15 d ) Efeito de um pequeno aumento na Tensão de Corpo (Vb).

11. (8.3.1) (8.3.2) (8.3.3) (8.3.4) (8.3.5)

12. Circuito Equivalente de Pequeno Sinal ( Fig. 8.17 ) Simples Circuito Equivalente de Pequeno Sinal para o transistor mos.

13. - Princípio da não-interferência : Exemplo: Causa uma carga no terminal g. e não interferem no Efeito Capacitivo de . O neles.

14. Até quanto é Freqüência Média ? Trabalhando na Inversão Forte, pode-se dizer que o limite superior de freqüência é PROPORCIONAL ( não igual ) a: ( 8.3.6 ) Exemplo: Limite de validade ou até

15. Agora, vou ter que desenvolver as 5 capacitâncias obtidas anteriormente...Ou seja, colocá-las em termos de tensões nos terminais... P.: Como fazer isso ? É complicado ? R.: Isso será realizado considerando-se as 3 regiões de inversão separadamente e usando as equações de Cargas Elétricas já desenvolvidas ao longo do Capítulo 4 e Capítulo 7.... Se usarmos as equações do Modelo Completo de Cargas, as novas esquações resultantes serão complexas, mas, usando-se o Modelo Simplificado de Cargas ( sec. 4.5.3 ) ficará mais simples e ainda assim aceitável.

16. Para a Inversão Forte : (7.4.15) (7.4.17)

17. Para a Inversão Forte : (continuação) Dependendo do valor escolhido para α, as derivadas podem ser complexas ou não ! (Faz-se, então, duas considerações): Adota-se α = α1 (como no Cap. 4) e considera-se que a variação de α1 com VS e VB é desprezível. P.:Qual a motivação dessa última “assumption” ? R.: Fazer α1 uma constante.

18. Para a Inversão Forte : (continuação) Após todas essas considerações, obtém-se:

21. O Porquê Matemático do comportamento dos gráficos anteriores : Lembrar-se: Aumenta VSB, o VGS Diminui.... VGB = VGS+VSB

22. Como ficam as Capacitâncias na Inversão Forte e Não-Saturação : Consideração: e

23. O Porquê intuitivo dos valores das capacitâncias na Não-Saturação : Lembrar-se do significado Físico da “Capacitância de Junção” (Cap. 1), para explicar porque Cgb=0

24. Como ficam as Capacitâncias na Inversão Forte e Saturação : e Consideração:

25. Inversão Moderada: Não tem equações de cargas desenvolvidas especificamente para essa região... Por isso, é melhor desenvolver equações de capacitância a partir de um “Modelo Geral de Cargas” para, assim, também avaliar a Inversão Moderada. Expressões para Inversão Moderada serão vistas adiante.

26. Inversão Fraca: (7.4.33) (7.4.34) (8.3.5) (8.3.32) (8.3.33)

27. Modelo Geral de Folha de Cargas

29. Depleção (8.3.36)

30. Acumulação (7.4.51) (8.3.37) Quando VGB está muito perto de VFB, a consideração de uma fina folha de cargas acumuladas se desfaz...

32. Efeitos de Pequena Dimensão • Saturação de velocidade, modulação de canal, • cálculos 2D. • As expressões de Carga levam em conta valores • efetivos para contornar os efeitos.

34. Capacitâncias Extrínsecas

36. Capacitância de gate É multiplicado por 2, pois C’’ob é a contribuição de cada lado do canal

37. Capacitância de junção Capacitância de junção (ou seja, substrato)

38. Capacitância de proximidade de Fonte e Dreno Difícil de avaliar, mas pode ser desprezado ! Exceto para canal curto P.: Por que é difícil avaliar ? R.: Por causa das paredes de source e drain serem não – retas.