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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA

ELECTRÓNICA, SISTEMAS Y

TELECOMUNICACIONES



PARAMETROS DEL MOSFET

PRESENTADO POR:

Jesús David Zapata Rodríguez

Cód. 90072861387

PRESENTADO A:

Ing. Esp. Julio César Ospino Arias

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA

PAMPLONA- NORTE DE SANTANDER

2011

OBJETIVOS



OBJETIVO GENERAL

Estimar los parámetros del MOSFET IRF510 experimentalmente y compararlos con los valores teóricos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Encontrar a partir de los resultados del MOSFET en estado de saturación la constante KN mediante la regresión lineal realizada en un software.

Hallar el Valor del RDon a partir de los datos del MOSFET en zona Óhmica

Observar la recta de carga del MOSFET (ID VS VGS)

MARCO TEÓRICO

MOSFET de Enriquecimiento



El MOSFET de empobrecimiento fue parte de la evolución hacia el MOSFET de enriquecimiento que es también llamado de acumulación. Sin el MOSFET de enriquecimiento no existirían los ordenadores

En la Figura 1a se presenta un MOSFET de enriquecimiento. El substrato p se extiende a lo ancho hasta el dióxido de silicio; ya no existe un canal n entre la fuente y el drenador. La Figura 1b muestra las tensiones de polarización normales. Cuando la tensión de puerta es nula, la corriente de fuente y el drenador es nula.

Figura 1. MOSFET de enriquecimiento a) No polarizado b) Polarizado

Por esta razón, el MOSFET de enriquecimiento está normalmente en corte cuando la tensión de puesta es cero. La única forma de obtener corriente es mediante una tensión de puerta positiva. Cuando la puerta es positiva, atrae electrones libres dentro de la región p, y éstos se recombinan con los huecos cercanos al dióxido de silicio. Cuando la tensión de puerta es lo suficientemente positiva, todos los huecos próximos al dióxido de silicio desaparecen y los electrones libres empiezan a circular desde la fuente hacia el drenador. Esta capa conductora se denomina capa de inversión tipo n. Cuando existe, los electrones libres pueden circular fácilmente desde la fuente hacia el drenador. La VGS mínima que crea la capa de inversión de tipo n se llama tensión umbral, 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 n conecta la fuente al drenador y la corriente de drenador es grande. Los valores típicos de VGS(th) para dispositivos de pequeña señal puede variar entre 1 y 3 V. [1]

Símbolo eléctrico

Cuando VGS=0, el MOSFET de enriquecimiento está en corte al no haber canal de conducción entre la fuente y el drenador. El símbolo eléctrico de la Figura 2a tiene una línea de canal a trazos para indicar esta condición de corte. Una tensión de puerta mayor que la tensión umbral crea una capa de inversión de canal tipo n que conecta la fuente con el drenador. La flecha apunta hacia esta capa de inversión, la cual actúa como un canal tipo 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 se muestra en la Figura 2b. [1]

Figura 2. MOSFET de enriquecimiento a) Canal N b) Canal P

MOSFET IRF510

Este MOSFET de enriquecimiento canal N de silicio de alimentación en la puerta, está diseñado, probado y garantizado para soportar un nivel determinado de energía en el modo de avalancha desglose de operación. este MOSFET de potencia está diseñado para aplicaciones tales como reguladores de conmutación, convertidores de conmutación, controladores de motor, los conductores de relevo, y los conductores de alta potencia, el transistores bipolar de conmutación requiere alta velocidad y baja



potencia en la puerta. Este tipo puede ser operado directamente desde circuitos integrado. [2]

Figura 3. MOSFET IRF510

Características

•ID = 6.5 A a VDSmax=100V• RDS(on) = 0.4 Ω típica 0.540Ω máxima (VGS = 10V, ID = 3.4A)• Un solo pulso avalancha de energía nominal• SOA (Área de operación segura) Disipación de potencia limitada• Velocidades de conmutación de nanosegundos• Características de transferencia lineal• Alta Impedancia de entrada [2]

PREDISEÑO



Figura 4. Diagrama de Conexión

Modos de operación 1) Corte ⇨ No Conducción

ID=0 A (1)

Canal N:V GS<V TH (V GSoff )(2)

En el canal N V TH>0(3)

Canal P:

V SG<−V TH (4)

En el canal P V TH<0(5)

Gráficamente



Canal N

Figura 5. Recta de carga del MOSFET cana NCanal P

Figura 6. Recta de carga del MOSFET cana P

2) Zona Activa o Saturación ⇨ Conducción

ID>0(6)Se debe cumplir que

V GS>V TH y V DS≥V GS−V THCanal N (7)

V SG>−V TH yV SD≥V SG+V THCanal P (8)Función de transferencia



Canal N ID=KN (V GS−V TH )2(9)

Canal P ID=KP (V SG+V TH )2(10)

PDQ=V DS ID (11)

Nota 1. La potencia del MOSFET PDQ tiene que ser menor que la potencia de disipación máxima PDmax

PDQ=V DS ID<PDmax (12)

3) Zona lineal u Óhmica ⇨ ConducciónID>0(13)

V GS>V TH y V DS<V GS−V THCanal N (14 )

V SG>−V TH yV SD<V SG+V THCanal P(15)

Función de transferencia

Canal N ID=KN (2 (V GS−V TH )V DS−V DS)2(16)

Canal P ID=KP(2 (V SG+V TH )V SD−V SD)2(17)

Aparece RDon=V DS

ID(18) ó RDon=

V SD

ID(19)



Figura 7. Potencia Vs Temperatura en el MOSFETRESULTADOS

VGG (V) VGS (V) ID (A) VDS (V)0 0 0 18,04

0,5 0,44 0 18,041 0,99 0 18,04

1,5 1,48 0 18,042 1,95 0 18,04

2,5 2,41 0 18,043 3,02 0 18,04

3,1 3,1 0,001 18,023,2 3,23 0,002 17,983,3 3,3 0,004 17,973,4 3,39 0,007 17,793,5 3,473 0,019 17,693,6 3,58 0,031 17,423,7 3,629 0,039 17,233,8 3,717 0,065 16,663,9 3,86 0,094 16,014 3,95 0,157 14,57

4,1 4,09 0,223 12,94,2 4,14 0,282 11,854,3 4,28 0,378 9,784,4 4,37 0,531 6,354,5 4,44 0,546 4,264,6 4,63 0,714 1,434,7 4,7 0,765 1,034,8 4,88 0,766 0,874,9 4,92 0,777 0,785 5,01 0,79 0,72

5,1 5,17 0,793 0,655,2 5,24 0,796 0,625,3 5,31 0,797 0,65,4 5,41 0,799 0,575,5 5,5 0,799 0,55



5,6 5,65 0,801 0,525,7 5,7 0,804 0,495,8 5,81 0,805 0,46

ANALISIS DE RESULTADOS

VGG (V) VGS (V) ID (A) VDS (V) Estado Del MOSFET0 0 0 18,04 Corte

0,5 0,44 0 18,04 Corte1 0,99 0 18,04 Corte

1,5 1,48 0 18,04 Corte2 1,95 0 18,04 Corte

2,5 2,41 0 18,04 Corte3 3,02 0 18,04 Corte

3,1 3,1 0,001 18,02 Saturado3,2 3,23 0,002 17,98 Saturado3,3 3,3 0,004 17,97 Saturado3,4 3,39 0,007 17,79 Saturado3,5 3,473 0,019 17,69 Saturado3,6 3,58 0,031 17,42 Saturado3,7 3,629 0,039 17,23 Saturado3,8 3,717 0,065 16,66 Saturado3,9 3,86 0,094 16,01 Saturado4 3,95 0,157 14,57 Saturado

4,1 4,09 0,223 12,9 Saturado4,2 4,14 0,282 11,85 Saturado4,3 4,28 0,378 9,78 Saturado4,4 4,37 0,531 6,35 Saturado4,5 4,44 0,546 4,26 Saturado4,6 4,63 0,714 1,43 Óhmica4,7 4,7 0,765 1,03 Óhmica4,8 4,88 0,766 0,87 Óhmica4,9 4,92 0,777 0,78 Óhmica5 5,01 0,79 0,72 Óhmica

5,1 5,17 0,793 0,65 Óhmica5,2 5,24 0,796 0,62 Óhmica



5,3 5,31 0,797 0,6 Óhmica5,4 5,41 0,799 0,57 Óhmica5,5 5,5 0,799 0,55 Óhmica5,6 5,65 0,801 0,52 Óhmica5,7 5,7 0,804 0,49 Óhmica5,8 5,81 0,805 0,46 Óhmica

0 1 2 3 4 5 6 70

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

Id Vs Vgs

Id(A)

Vgs

Id

Figura 8. Recta de carga (Experimental)



0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

f(x) = 0.308807162573767 x − 0.0335554421958242

Series4Linear (Series4)

(Vgs-Vth)^2

Id

Figura 9. Grafica para la estimación de KN

BIBLIOGRAFIA

[1] www. esimerobotica.tripod.com/MOSFET2.pdf [2] http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/IRF510.pdf

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/IRF510.pdf

http://www.esimerobotica.tripod.com/MOSFET2.pdf

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