The Circuit Cracker: maio 2016

sexta-feira, 6 de maio de 2016

Curiosidades da Física de Semicondutores I

Diagramas de bandas de energia resultam de simplificações do modelo da função de onda do elétron de Schrödinger para semicondutores.

O diagrama de bandas de um semicondutor trás informações importantes incluindo: o tamanho da banda proibida de um dado semicondutor, distância mínima entre a banda de valência e a banda de condução, no silício Eg = 1.12 eV; o nível de dopagem local de um semicondutor; a largura da região de depleção; e o potencial interno da junção Vbi.

Grampeadores

quinta-feira, 5 de maio de 2016

Inversores TTL e CMOS

A função lógica executada por ambos os circuitos é a mesma, porem o Inversor CMOS executa a função de inversão do nível do sinal de entrada com mais eficiência do que o Inversor bipolar TTL.
Dentre as principais vantagens do inversor CMOS está a altíssima impedância de entrada, permitindo que o sinal de entrada variando de GND até o valor de alimentação VDD seja aplicado diretamente no terminal de porta dos transistores NMOS e PMOS sem que haja qualquer fluxo prático de corrente por este terminal, o mesmo não ocorre no caso da lógica bipolar; outra vantagem é que quando a saída está em GND ou VDD, a corrente que flui através dos transistores é também muito baixa e praticamente desprezível.
Apesar de não ser possível realizar uma comparação eficaz das características dos circuitos a menos que ambos fossem construídos em tecnologias similares, é possível verificar várias destas características simulando os circuitos acima com transistores de tecnologias comerciais cujos modelos são largamente conhecidos.
O inversor TTL pode ser simulado com transistores bipolares BC547B e o diodo 1N4148.
O inversor CMOS pode ser simulado com transistores do circuito CD4007, cujo modelo para ambos os transistores PMOS e NMOS de autoria de DR. LYNN FULLER é mostrado abaixo:

*SPICE MODELS FOR RIT DEVICES AND LABS - DR. LYNN FULLER 8-17-2015
*LOCATION DR.FULLER'S COMPUTER
*and also at: http://people.rit.edu/lffeee
*
*-----------------------------------------------------------------------
*Used in Electronics II for CD4007 inverter chip
*Note: Properties L=10u W=170u Ad=8500p As=8500p Pd=440u Ps=440u NRD=0.1 NRS=0.1
.MODEL RIT4007N7 NMOS (LEVEL=7
+VERSION=3.1 CAPMOD=2 MOBMOD=1
+TOX=4E-8 XJ=2.9E-7 NCH=4E15 NSUB=5.33E15 XT=8.66E-8
+VTH0=1.4 U0= 1300 WINT=2.0E-7 LINT=1E-7
+NGATE=5E20 RSH=300 JS=3.23E-8 JSW=3.23E-8 CJ=6.8E-8 MJ=0.5 PB=0.95
+CJSW=1.26E-10 MJSW=0.5 PBSW=0.95 PCLM=5
+CGSO=3.4E-10 CGDO=3.4E-10 CGBO=5.75E-10)
*
*Used in Electronics II for CD4007 inverter chip
*Note: Properties L=10u W=360u Ad=18000p As=18000p Pd=820u Ps=820u NRS=O.54 NRD=0.54
.MODEL RIT4007P7 PMOS (LEVEL=7
+VERSION=3.1 CAPMOD=2 MOBMOD=1
+TOX=5E-8 XJ=2.26E-7 NCH=1E15 NSUB=8E14 XT=8.66E-8
+VTH0=-1.65 U0= 400 WINT=1.0E-6 LINT=1E-6
+NGATE=5E20 RSH=1347 JS=3.51E-8 JSW=3.51E-8 CJ=5.28E-8 MJ=0.5 PB=0.94
+CJSW=1.19E-10 MJSW=0.5 PBSW=0.94 PCLM=5
+CGSO=4.5E-10 CGDO=4.5E-10 CGBO=5.75E-10)
*-----------------------------------------------------------------------