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En este documento se explicara que son los Transistores de tipo Mosfet, su funcionamiento, características y algunos ejercicios resueltos con estos tipos de transistores.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Resumen - El objetivo principal de la exposición y/o informe es explicar las características v-i de los transistores de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET), donde este posee una característica en particular, pues por ser un dispositivo de tres terminales, se lleva a cabo una amplia variedad de funciones de procesamiento de señales, incluyendo amplificación, conmutación y control. Además, se expondrá sus aplicaciones y circuitos que lo contienen. I. INTRODUCCIÓN
un regulador de corriente, y voltaje. Se analizará en detalle las propiedades físicas y las características más peculiares de los dispositivos de tres terminales tipo MOSFET, además de como es el funcionamiento interno (Flujo de electrones), los cuales permiten la circulación de corriente en el sistema. Los transistores tipo P y N, También cuales son las características de los transistores MOSFET de empobrecimiento y de enriquecimiento y cual es su funcionamiento y característica. II. MOSFET A. MOSFET El MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) es otra categoría de transistor de efecto de campo. Los dos tipos básicos de MOSFET son el enriquecimiento (E) y el de empobrecimiento (D). De los dos tipos, el MOSFET de mejora es el más utilizado. Debido a que ahora se utiliza silicio policristalino para el material de compuerta en lugar de metal, estos dispositivos en ocasiones se conocen como IGFET (FET de compuerta aislada). [1] B. Tipos de MOSFET Los MOSFET se dividen aún más en tipo empobrecimiento y tipo enriquecimiento. Los términos empobrecimiento y enriquecimiento definen su modo básico de operación; el nombre MOSFET significa transistor de efecto de campo semiconductor de oxido metálico. Como hay diferencias en las características y operación de los diferentes tipos de MOSFET, se abordan en secciones distintas. En ésta examinamos el MOSFET tipo empobrecimiento, cuyas características son parecidas a las de un JFET entre las condiciones de corte y saturación con IDSS y también adicionalmente tiene las características que se extienden hasta la región de polaridad opuesta de VGS. [2] Las características v-i pueden describirse por una sola expresión matemática o por una gráfica. La presencia de la terminal adicional aumenta la complejidad requerida para describir un dispositivo de tres terminales, los cuales tienen tres distintos pares de terminales o puertos. Figura 1. MOSFET de tres terminales. La caracteristicas vi de los dos puertos principales de un dispositivo de tres terminales son por lo general interdependientes. Un puerto funciona como puerto de entrada o de control y el otro sirve como puerto de salida o controlado. El puerto de entrada del MOSFET está formado por sus terminales G (compuerta) y S (fuente). El puerto de salida esta formado por las terminales D (drenaje) y S. Una gráfica de la caracteristica v-i del puerto de salida, esto e, una gráfica de ID en función de VDS aparece en la figura 2.Para este dispositivo, la altura general de la curva por encima del eje de os voltajes es una función monotónicamente creciente del voltaje del puerto de entrada VGS. Figra 2. Gráfica ID vs VDS. [3]
Karoll Tatiana Rios Bermudez, Olbeimer Rodriguez Parra
Si bien existen algunas semejanzas en la construcción y modo de operación entre los MOSFET tipo empobrecimiento y los tipos enriquecimiento, las características del MOSFET tipo enriquecimiento son muy diferentes de cualesquiera otras obtenidas hasta ahora. La curva de transferencia no está definida por la ecuación de Shockley y la corriente de drenaje ahora es la de corte hasta que el voltaje de la compuerta a la fuente alcance una magnitud específica. En particular, el control de corriente en un dispositivo de canal n ahora se ve afectado por un voltaje positivo de la compuerta a la fuente en lugar de por los voltajes negativos encontrados en los JFET de canal n y en los MOSFET tipo empobrecimiento de canal n. [ 4 ] ID= K (VGS – VT)^2 Si despejamos K tendríamos: K= ID / (VGS (encendido) – VT)^2 Figura 3. Tabla de MOSFET de enriquecimiento para pequeña señal. MOSFET TIPO EMPOBRECIMIENTO El MOSFET tipo empobrecimiento tiene las mismas características que un JFET con corrientes de drenaje hasta el nivel de IDSS. En este punto las características de un MOSFET tipo empobrecimiento continúan elevándose a niveles por encima de IDSS, en tanto que las del JFET se terminarán. El MOSFET tipo empobrecimiento, cuyas características son parecidas a las de un JFET entre las condiciones de corte y saturación con IDSS y también adicionalmente tiene las características que se extienden hasta la región de polaridad opuesta de VGS. [ 5 ] ID= 2K (VGS-VTR) VDS VGS < VTR ID= 0 Cuando VDS es pequeño del orden de 1V o menor y VGS mayor que VTR, la densidad de los electrones en el canal de la capa de inversión es uniforme, y el MOSFET se comporta como un resistor, con una corriente de drenaje ID proporcional al voltaje VDS. [ 6 ] C. MANEJO DEL MOSFET La delgada capa de SiO2 entre la compuerta y el canal de los MOSFET tiene el efecto positivo de proporcionar una característica de alta impedancia de entrada para el dispositivo, pero su manejo se dificulta por su capa extremadamente delgada, lo que no sucedía con los transistores BJT o JFET. A menudo se acumula suficiente carga estática (captada de los alrededores) para establecer una diferencia de potencial a través de la delgada capa que puede destruirla y establecer conducción a través de ella. Es por consiguiente imperativo dejar la envoltura de embarque (o anillo) de cortocircuito (o conducción) conectando los cables entre sí hasta que el dispositivo se vaya a insertar en el sistema. El anillo de cortocircuito evita que se aplique un potencial a través de dos terminales cualesquiera del dispositivo. Con el anillo, la diferencia de potencial entre dos terminales cualesquiera se mantiene a 0 V. En el último de los casos siempre tocan tierra para que se descargue la carga estática acumulada antes de manipular el dispositivo y siempre toca al transistor por su cápsula. [ 7 ] D. EJEMPLOS DE DISPOSITIVOS DE TRES TERMINALES TIPO MOSFET. 1 ) Calcula el valor de la corriente en saturación del circuito. ID(Sat) = 20v = 20 mA 1k Vout=20(6/1000+6) = 0.12v Cuando el voltaje de entrada es menor a 2V ID=0mA Vout=VDD Vout=20v