M2 Transistor de efeito de campo (MOSFET)

Tópico

A tensão de porta controla a operação deste transistor de efeito de campo, modificando eletricamente o canal que conecta o dreno à fonte. Enquanto a tensão de porta permanecer abaixo da tensão de limiar, este canal não adquire a carga necessária para conduzir, conforme previsto por este modelo. Quando a tensão de porta excede a tensão de limiar, ela faz com que a carga do canal aumente, e um aumento adicional na tensão de porta acima desse limiar aumenta ainda mais essa carga do canal. Assim, a tensão de limiar estabelece a condição a partir da qual a porta pode controlar efetivamente a condução entre o dreno e a fonte.

A carga do canal gerada por essa tensão de porta também depende da capacitância do óxido por unidade de área, que determina a magnitude do controle eletrostático exercido pela porta sobre o canal. Uma capacitância do óxido por unidade de área maior resulta em uma carga do canal maior para o mesmo excesso da tensão de porta sobre a tensão de limiar, enquanto uma capacitância do óxido por unidade de área menor resulta em uma carga do canal menor. Assim, a capacitância do óxido por unidade de área determina o quanto a carga do canal muda quando a tensão de porta muda.

Essa carga do canal, por sua vez, controla a corrente de dreno que flui entre o dreno e a fonte. Quando a carga do canal aumenta, a capacidade do canal de conduzir essa corrente de dreno aumenta, embora a resposta dependa do modo de operação do transistor. No modo triodo, o canal mantém a condução ao longo de todo o seu comprimento, e a corrente de dreno responde ao controle da porta e à diferença elétrica entre o dreno e a fonte. Quando essa diferença aumenta o suficiente, o transistor entra no modo de saturação, no qual a corrente de dreno não segue mais o mesmo padrão de crescimento do modo triodo. Portanto, a carga do canal gerada pela porta e o modo de operação determinam conjuntamente a corrente de dreno.

Esse controle da corrente de dreno pela tensão da porta constitui a função do transistor de efeito de campo descrito por este modelo de canal longo. A capacitância do óxido por unidade de área determina o grau em que a tensão da porta modifica a carga do canal, a tensão de limiar determina quando esse controle efetivo começa e a carga do canal determina o quanto o transistor pode conduzir nos regimes de triodo e saturação. O modelo, portanto, nos permite representar como uma ação elétrica na porta controla a condução entre o dreno e a fonte em um transistor de efeito de campo de canal longo. Quando o comprimento do canal se torna insuficiente, surgem efeitos de canal curto, exigindo correção por outro modelo, enquanto a sensibilidade da corrente de dreno ao controle da porta pode ser caracterizada pela transcondutância.

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