Transístor MOSFET (Metal-Oxide Semicondutor FET) – Teoria + Ficha de Trabalho (Parte 1/4)
MOSFET (Metal-Oxide Semicondutor FET)
Introdução
A diferença em relação ao JFET é que tem a sua porta isolada do canal. Por isso, a corrente de porta ainda é menor do que no JFET.
Existem dois tipos: o de empobrecimento e o de enriquecimento. Apenas estudaremos este último por ser o que se usa em quase todas as aplicações.
O MOSFET é um componente essencial, sem o qual não teríamos os computadores de hoje, tal como os conhecemos.
Ideia Básica
O substrato p estende-se até ao dióxido de silício.
Como podemos ver não existe um canal n entre a fonte e o dreno.
A figura b) mostra as tensões de polarização normais.
Funcionamento: Quando a tensão de porta é nula, a corrente entre a fonte e o dreno é nula, isto é está ao corte.
A única forma de obter corrente é aplicando uma tensão de porta positiva. Nessas condições ela atrai electrões livres da região p e estes recombinam-se com as lacunas existentes na zona do dióxido de silício. Quando a tensão de porta é suficientemente forte, todas as lacunas nessa zona desaparecem e os electrões livres começam a circula da fonte para o dreno.
A VGS mínima que cria este caminho para os electrões, chama-se tensão de limiar (VGSth), cujos valores típicos estão entre 1 e 3 V.
Características de Saída
A parte quase vertical corresponde à zona óhmica e a parte quase horizontal corresponde à zona activa, pelo que o MOSFET pode actuar como resistência ou como fonte de corrente.
A figura seguinte mostra a curva de característica típica. Se VGS aumenta muito atingimos a saturação. Para além deste ponto entramos na zona óhmica. Para assegurar uma saturação forte usa-se VGS >> VGSth.
Símbolo
Tensão Porta-Fonte Máxima
SE subimos VGS muito corremos o risco de corromper a fina camada de dióxido de silício. Por exemplo, um 2N7000 tem uma VGSmax = cerca de 20 V.
Os MOSFET são dispositivos delicados e também se podem destruir se os tirarmos do circuito sem desligar a alimentação e por simples toque devido à electricidade estática.
A Zona Óhmica
Ainda que o MOSFET se possa polarizar na zona activa, não é habitual fazê-lo porque é, principalmente, um dispositivo de comutação. A tensão de entrada típica toma um valor baixo ou um valor alto.
Resistência Dreno-Fonte
É equivalente a uma resistência de:
RDS(on) = VDS(on) / ID(on) que é medida pelo fabricante num ponto Qtest e é dada no catálogo
Tabela de catálogo
Polarização na Zona Óhmica
A corrente de dreno será:
ID(sat) = VDD / RD
Vemos também a recta de carga para contínua entre uma corrente de saturação ID(sat) e uma tensão de corte VDD.
Quando VGS=0, o ponto Q está no extremo inferior da recta. Quando VGS = VGS(on) o ponto Q está no extremo superior superior da recta. O MOSFET está na zona óhmica quando Q está abaixo do Qtest, ou seja, quando:
ID(sat) < ID(on) quando VGS = VGS(on)
[continua...]
Janeiro 9, 2010 3 Comentários
