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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

mosfet1

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

mosfet2

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

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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

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Polarização na Zona Óhmica

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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...]

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3 comentários

1 donizete lino pinto { 08.10.10 at 17:34 }

sou um estudante de eletronica . artigo muito bem elaborado e de facil entendimento. parabens

2 admin { 08.11.10 at 15:50 }

Obrigado.

3 david { 10.24.11 at 22:32 }

este texto ficou muito bem elaborado.parabens

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