Tranistores Mosfet

TRANISTORES MOSFET TEMAS:   

Transistores Mosfet Parámetros del transistor Mosfet Conmutación de Transistores Mosfet

OBJETIVO 

Comprender el funcionamiento del transistor Mosfet, para determinar los parámetros de funcionamiento y poder seleccionar el transistor adecuado según el consumidor a comandar. DESARROLLE DE TAMAS

Transistor Mosfet Los Transistores MOSFET o también conocidos como transistores de Efecto de Campo de Metal Oxido Semiconductor por sus siglas en inglés (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) .

Los transistores Mosfet puede ser de dos tipos de Canal N y Canal P. El nombre de sus terminales respectivamente son:   

Source (Fuente) S Drain (Drenaje) D Gate ( Compuerta) G

Se muestra la distribución interna de cargas para un transistor Mosfet de Canal N. El semiconductor P tiene una cierta cantidad de electrones libres a los cuales se les llama impurezas ( en un Mosfet las impurezas son huecos), aun asi son la clave para la operación del Mosfet , además no existe conexión eléctrica entre la compuerta y el material P , estas están aisladas por una capa de oxido aislante. El transistor Mosfet de canal N funciona solo si se sigue las siguientes condiciones: Debe existir un voltaje positivo entre compuerta y fuente ( G (+) y S (-) ) y un voltaje positivo entre drenador y fuente ( D(+) y S(-)). Si se aplica un voltaje , el diodo cercano al diodo cercano al drenador tendrá polarización inversa por lo que el Mosfet no conducirá. Po otra parte si se aplica un voltaje positivo VGS por encima de cierto valor conocido como Voltaje de Umbral VT, se provocara la separación de los huecos y de las impurezas del material P (ley de las cargas eléctricas), estas últimas se juntaran al lado del oxido aislante sin poder cruzar (como en las placas de un condensador) por lo que IG = 0. El resultado de este proceso de la formación de un canal N artificial, de aquí el Nombre de Mosfet Canal N

Parámetros del Transitor Mosfet 

Transconductancia (K): es el equivalente al hfe o ganancia en transistores bipolares

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Máxima corriente de drenador (ID max): Desde 0.1 a 200 amperios

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Máximo voltaje drenaje fuente (VDS max): De 10 a 800 V

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Voltaje de umbral (VT): De 1 a 6V

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Resistencia de encendido (rd_on): Se usa cuando el mosfet trabaja como interruptor oscila entre 5 mΩ a 10 Ω

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Máxima potencia de disipación (PD): 0.1 a 150 W

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Tipo de empaque: Todos los empaques utilizados en los transistores bipolares son aplicables a transistores mosfet

Conmutación de transistores Mosfet En general Todas las aplicaciones utilizadas en los transistores Bipolares y Darlington, pueden ser realizadas con Mosfet, estos últimos poseen las siguientes características: 

Mayor velocidad de conmutación ( 24 ns) en comparación que un transistor Darlington ( 2,5 μs)

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Menor perdida de potencia por calentamiento

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Facilidad para controlar el circuito de salida (control por voltaje)

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Menor tamaño e encapsulado para similares características con otros dispositivos

A continuación se muestra el esquema básico de conexión para un transistor Mosfet de canal N y P, asi como el listado de ecuaciones para su calculo

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En la práctica es común que el voltaje VDD sea mayor que VGG

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El voltaje VGG se lo debe aplicar entre compuerta y fuente

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Un mosfet canal N necesita un voltaje mas positivo que VT (Voltaje de Umbral) para operar

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El interruptor que activa a la base puede ser entre otro una compuesta digital, un integrado, una computadores

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Siempre que RD sea del tipo inductiva se debe colocar D1, a fin de evitar que la tensión inversa generada por la bobina dañe el transistor

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D1 puede ser colocado en antiparalelo a RD o al transistor

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El conjunto de formulas es aplicable para los transistores de canal N y P

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Debido a que el Mosfet posee un condensador entre compuerta y la fuente, es susceptible a electricidad estática, pudiendo incluso destruir dicho condensador por exceso de voltaje, para evitar esto es necesario colocar una resistencia de alto valor RG que actua como medio de descarga, sin afectar el funcionamiento del Mosfet.

Ejemplo Se desea comandar un foco de luz alta de 60 W con un transistor mosfet IRFP450 calcular el voltaje que se debe aplicar a la compuerta G y la potencia consumida por el transistor Datos del fabricante del transistor IRFP 450 VGS(th) Gate treshold voltaje 4 V Rd on= 0,4 Ω VGS max= 20 V Consumidor= 60 W ¿ Cual esel valor de la Resistencia interna? Transconductance= 13 ID max= 14 A Potencia máxima de disipación a 25 °C = 190 W

Ejercicio en clase Se desea conmutar un transistor Mosfet Canal N IRFP 450, con un circuito partidor de tensión, el consumidor tiene una potencia de 60 W, hallar el valor de RV1 para poder conmutar el transistor, la fuente de alimentación es de 12 V y el valor de R1 es de 1 KΩ La formula del partidor de tensión es igual a: