TUGAS 7
Perancangan MOSFET
Sama seperti perancangan dioda dan BJT, pertama kita mempelajari spesifikasi yang diinginkan> Spesifikasi ini tentunya tidak mencakup semua parameter yang dibutuhkan. Karena itu beberapa parameter dapa diasumsikan saja.
Metodologi perancangan akan dijelaskan berikut, dan hanya spesifikasi transkonduktansi dan tegangan breakdown yang diketahui.

Gambar penampang MOSFET

Grafik 4.1 hal 211 buku S.M Sze sebagai berikut :
Dari kurva diatas terlihat bahwa untuk Na tertentu terdapat d (tebal lapisan SiO2) dan VT(tegangan threshold) tertentu. Bila Na diasmusikan, maka d dan VT dapat diketahui.
Asumsi lain adalah kita menggunakan abrupt junction. 
 dengan =  konsentrasi akseptor dan = konsentrasi donor.
Dengan menggunakan persamaan poisson, dapat ditentukan tegangan breakdown untuk one side abrupt junction, dengan persamaan :
, dengan : permivitas bahan semikonduktor
q: muatan elektron
 : tegangan breakdown
 : kuat medan saat 
q dan  adalah konstanta ,  dari spec, maka nilai  :
		
Dengan persamaan poison yang sama dapat dibentuk :
, dengan =lebar drain
maka  dapat dicari dengan :

Jika cara “menaburkan” doping adalah sama maka perbandungan lebar drain dengan lebar source berbanding lurus dengan rasio konsentrasi doping pada drain dan konsentrasi doping pada source, maka :
, dengan = lebar source
Parameter lainnya yaitu gm, dapat dicari dengan rumus :

dengan 	gm adalah transkonduktansi
	L adalah lebar antara semikonduktor n+ dalam substrat
	Z adalah lebar substrat
	 adalah permeabilitas dari bahan substrat
adalah kapasitansi lapisan oksida silikon
adalah tegangan breakdown
dan ; : permivitas lapisan oksida.
Nilai d sudah diketahui dan adalah konstanta, maka dapat dibentuk persamaan untrk Z dan L :
 ,maka kita tinggal menentukan nilai Z  dan L yang bersesuaian.

Sekarang luas kontak gate dapat diketahui dengan :

Dan luas kontak drain dan source

untuk kontak drain dan source, karena konsentrasi ditentukan oleh kedalaman materi, maka kita boleh mengambil panjang source dan drain tertentu asal 
Sekarang lihat karakteristik frekuensinya,
 dengan  : batas maksimum frekuensi operasi dari MOSFET.
Karena  biasanya besar sekali , maka dapat dianggap sebagai bandwidth.
Sampai disini telah diketahui :
•	Konsentrasi 	:  dan 
•	Kedalaman materi :  dan 
•	Luas permukaan kontak aluminium : gate, source dan drain.
Kemudian dari hasil ini, kita akan melihat karakteristik I-V nya. Untuk daerah linier berlaku :
, dengan 	 : arus drain
 : tegangan gate-source
 : tegangan drain-source
Pada daerah linier <  ,maka dengan menganggap  sebagai batas maksimal :
…(2), dengan 	= tegangan gate

juga , sesudah itu kita masukkan parameter yang diketahui keculai VDC dan VGS untuk membentuk persamaan ID dengan dua variable yaiut VDS dan VGS dan membentuk persamaan VD sat dengan variable VGS

Pada daerah saturasi :
…… (3)
Sehingga untuk grafik ID terhadap VDS untuk harga VGS tertentu dapat diplot grafiknya pada daerah linier yang bergantung pada VDS yang mencapai suatu harga saturasi.
Bentuk umum grafiknya :
Satu kurva karakteristik lain yang penting adalah kurva frekuensi, yang diperoleh dari rangkaian pengganti mosfet sinyal kecil.
Sehingga dengan perhitungan analisa rangkaian bias, didapat 
	
Didapat plot grafik :