PARÁMETROS O VARIABLES DE UN MOSFET

8/16/2019 PARÁMETROS O VARIABLES DE UN MOSFET

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Universidad de PamplonaPamplona - Norte de Santander - Colombia

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Una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral

ALBERTO JOSÉ VILLERO GÓMEZ

1084276921

MIGUEL ANGEL VERGEL

1116614349

ING. JULIO CÉSAR OSPINO ARIAS

ELECTRONICA DE POTENCIA

MAYO 10 DE 2016

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA


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2016TABLA DE CONTENIDOS

Introducción. Objetivos. Marco teórico. Pre diseño. Tablas De Datos. Análisis De Datos. Conclusiones.


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INTRODUCCIÓN

En el desarrollo de esta práctica de laboratorio se pretende observarexperimentalmente el funcionamiento del transistor MOSFET como uninterruptor, es decir, operar el transistor de efecto de campo en susregiones de corte, zona óhmica y saturación. Para esto implementaremosun circuito básico para los distintos modos de operación que nos permitandeterminar los principales parámetros que son necesarios a la hora derealizar diseños prácticos (puente H) que trabajen el transistor de efectode campo como un regulador ON-OFF.


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OBJETIVOS.

Observar experimentalmente el funcionamiento del transistorMOSFET en las regiones de corte, zona óhmica y saturación.

Determinar los principales parámetros para un mosfet deenriquecimiento.

Definir las constantes propias del cada mosfet según su modo deoperación para diseños ingenieriles previos (Puente H).


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MARCO TEÓRICO.

En la figura 1a se presenta un MOSFET de enriquecimiento.

El substrato p se extiende a lo ancho hasta el dióxido de silicio; ya noexiste un canal n entre la fuente y el drenado. La figura 1b muestra lastensiones de polarización normales. Cuando la tensión de puerta es nula,la corriente de fuente y el drenador es nula. Por esta razón, el MOSFETde enriquecimiento está normalmente en corte cuando la tensión depuesta es cero. La única forma de obtener corriente es mediante una

tensión de puerta positiva. Cuando la puerta es positiva, atrae electroneslibres dentro de la región p, y éstos se recombinan con los huecos cercanosal dióxido de silicio. Cuando la tensión de puerta es lo suficientementepositiva, todos los huecos próximos al dióxido de silicio desaparecen y loselectrones libres empiezan a circular desde la fuente hacia el drenador.Esta capa conductora se denomina capa de inversión tipo n. Cuandoexiste, los electrones libres pueden circular fácilmente desde la fuentehacia el drenador.La VGS mínima que crea la capa de inversión de tipo n se llama tensiónumbral (en inglés: threshold Voltage), simbolizada por VGS (th). Cuando

VGS es menor que VGS (th) la corriente de drenador el nula.Pero cuando VGS es mayor que VGS (th), una capa de inversión tipo nconecta la fuente al drenador y la corriente de drenador es grande.Los valores típicos de VGS (th) para dispositivos de pequeña señal pueden

Variar entre 1 y 3 V.


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El MOSFET de enriquecimiento se clasifica porque su conductividadmejora cuando la tensión de puerta es mayor que la tensión umbral. Losdispositivos de enriquecimiento están normalmente en corte cuando latensión de puerta es cero.

CARACTERÍSTICAS DE SALIDA

Un MOSFET de enriquecimiento para pequeña señal tiene una limitaciónde potencia de 1 W o menos.La figura 2a muestra un conjunto de curvas de salida de un MOSFET deenriquecimiento típico. La curva inferior es la curva de VGS (th). Cuando

VGS es mayor que VGS (th), el dispositivo conduce y la corriente dedrenador se controla por medio de la tensión de puerta.

La parte casi vertical corresponde a la zona óhmica, y la parte casihorizontal corresponde a la zona activa. El MOSFET de enriquecimientopuede funcionar en cualquiera de ellas. En otras palabras, puede actuarcomo una resistencia o como una fuente de corriente. El uso principal esen la zona óhmica. La figura 2b muestra la curva característica detransferencia típica. No hay corriente de drenador hasta que VGS esmayor que VGS (th). A partir de entonces, la corriente de drenador se

incrementa rápidamente hasta que alcanza la corriente de saturación ID(sat). Más allá de este punto el dispositivo está polarizado en la regiónóhmica. Por tanto, ID no puede crecer aunque VGS crezca. Para asegurarla saturación fuerte se usa una tensión de puerta VGS (on) bastante porencima de VGS (th), como se muestra en la figura 2b.


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SÍMBOLO ELÉCTRICO

Cuando VGS=0, el MOSFET de enriquecimiento está en corte al no habercanal de conducción entre la fuente y el drenador. El símbolo eléctrico dela figura 3a tiene una línea de canal a trazos para indicar esta condiciónde corte. Una tensión de puerta mayor que la tensión umbral crea unacapa de inversión de canal tipo n que conecta la fuente con el drenador. Laflecha apunta hacia esta capa de inversión, la cual actúa como un canaltipo n cuando el dispositivo está conduciendo.

También hay un MOSFET de enriquecimiento de canal p. El símbolo

eléctrico es similar, excepto que la flecha apunta hacia fuera, como semuestra en la figura 3b.

PRE DISEÑO PARA DETERMINACIÓN DE

PARÁMETROS.

A .Montaje Para Determinar El Voltaje De Umbral para canal N.

Para determinar el voltaje de umbral o VTH se realiza la configuración dela figura 4 en el cual tiene una fuente de voltaje variable en la compuertahasta que la corriente en el drenador sea 250µA y el mosfet entre al modode operación zona óhmica.


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Figura 4.B .Montaje Para Determinar R

DON

y K.

Para determinar la resistencia interna del dispositivo se realiza laconfiguración de la figura 5 en el cual tiene una fuente de voltaje variableen la compuerta hasta que la corriente en el drenador sea constante y el

mosfet de canal N entre a saturación.

Figura 5.


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C .Montaje Para Determinar El Voltaje De Umbral para canal P.Para determinar el voltaje de umbral o VTH se realiza la configuración dela figura 6 en el cual tiene una fuente de voltaje variable en la compuertahasta que la corriente en el drenador sea 250µA y el mosfet entre al modode operación zona óhmica con la salvedad que en el mosfet canal P lafuente variable será de forma descendente.

Figura 6.D .Montaje Para Determinar R

DON

y K.

Para determinar la resistencia interna del dispositivo se realiza laconfiguración de la figura 7 en el cual tiene una fuente de voltaje variableen la compuerta hasta que la corriente en el drenador sea constante y elmosfet de canal N entre a saturación.

Figura 7.


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TABLAS DE DATOS.

MODO OP


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ANÁLISIS DE DATOS.

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5 6


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-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 1 2 3 4 5

I D (

A )

VGS(V)

ID vs VGS


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-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5


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Análisis De Datos Para De R

DON

Y K

P

Mosfet Canal P

D

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,70,8

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

)


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