Materiais Elétricos

Universidade Federal de Santa Maria

Engenharia Elétrica

Centro de Tecnologia

Departamento de Eletromecânica e Sistemas de Potência

.D
ESP 1002 - Materiais Elétricos
Primeira Avaliação
1) A figura 1 ilustra a seção transversal de um transistor PMOS com suas respectivas dopagens.
a) Desenhe a estrutura de bandas (equilíbrio térmico) entre o ponto A e o ponto B indicando os valores dos deslocamentos no nível de Fermi em relação ao do silício intrínseco.

 p
 , para obtermos o

 ni 

Na região p+: Ei − E f = k .T . ln


Desvio em termos de tensão, basta dividirmos ambos lados por q, pois da definição de potencial: V=E/q

 2,7.1019  k .T  p 
Vi − V f =
. ln  = 25.10 −3. ln
 1,45.1010  = 0,53V

n  q 

 i

p+
Ei
Ef

k .T  n
. ln
n
q
 i

p+

Banda de Condução φ=0,41V 0,53V

Banda de Valência

Repetindo o mesmo raciocínio na região n:

V f − Vi =

n


 1,7.10 
 = 25.10 −3. ln
 1,45.1010  = 0,41V





17

b) Se tensão aplicada ao gate fosse integralmente convertida em deslocamento do nível de Fermi, qual seria a tensão limiar do transistor da figura? Vth= 2.φ = - 0,41.2= -0,82V p+ = 2,7.1019 cm-3 n = 1,7.1017 cm-3 p = 3,6.1015 cm-3

Figura 1
2) Os testes de caracterização do transistor acima resultaram na família de curvas da figura 2.
a) Determine a transcondutância do transistor para Vgs = - 2,5V?
Utilizando as variações de corrente ID e da tensão de gate VGS em torno da corrente de saturação para
Vgs=2,5V com base na figura 2:

gm =

∆I D 0,6mA
≅
= 0,6mA / V
∆Vgs
1V

b) Considerando que a mobilidade dos portadores de carga no silício conforme os dados fornecidos no anexo, calcule a espessura do óxido de gate.
Para Vgs=-2,5, Id ≅ 0,6mA, (assumindo da questão 1b, Vth= 0,81V) teremos:

Id =

µ .Cox W µ .Cox W
Id
A
. (Vgs − Vth ) 2 ∴
. =
= 2,1.10− 4 2
2
2
L
2
L (Vgs − Vth )
V

Vimos na aula no10, ao abordarmos a