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Calculadora de ponto de operação MOSFET

Calcule a corrente de drenagem do MOSFET, a tensão de saturação, a transcondutância e a região de operação (corte, triodo, saturação) para transistores NMOS

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Fórmula

I_D = k_n/2 × (V_GS−V_th)² (sat), I_D = k_n × [(V_GS−V_th)V_DS − V_DS²/2] (triode)

V_GS — Gate-source voltage (V)
V_th — Threshold voltage (V)
k_n — Process transconductance parameter (A/V²)
V_DS — Drain-source voltage (V)
g_m — Transconductance (A/V)

Como Funciona

Um ponto operacional de transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico (MOSFET) representa as condições de polarização DC que estabelecem o estado operacional fundamental do transistor. Nesse contexto, os principais parâmetros incluem tensão da fonte de drenagem (VDS), tensão da fonte de porta (VGS) e corrente de drenagem (ID), que determinam se o dispositivo está em regiões de corte, lineares ou de saturação. Compreender o ponto de operação é crucial para garantir que o transistor opere dentro do envelope de desempenho projetado e mantenha a integridade do sinal.

Exemplo Resolvido

Considere um MOSFET de n canais com os seguintes parâmetros: Tensão limite (Vth) = 2V, parâmetro de transcondutância (K) = 0,5 mA/v², tensão de alimentação (VDD) = 5V. Etapa 1: Determine VGS = 3,5V. Etapa 2: Calcular VDS = 4V. Etapa 3: Use a equação ID = K (VGS - Vth) ² para a região de saturação. Valores de conexão: ID = 0,5 * (3,5 - 2) ² = 1,125 mA. O ponto de operação resultante confirma que o transistor está na região de saturação.

Dicas Práticas

  • ✓Sempre verifique a região de operação do transistor antes dos cálculos detalhados
  • ✓Use as folhas de dados do fabricante para confirmar valores precisos dos parâmetros
  • ✓Considere os efeitos da temperatura nas características do transistor
  • ✓Verifique o potencial de autoaquecimento em aplicações de alta potência

Erros Comuns

  • ✗Interpretando erroneamente as regiões de operação do transistor
  • ✗Negligenciando as variações do coeficiente de temperatura
  • ✗Usando parâmetros genéricos em vez de características específicas do dispositivo
  • ✗Negligenciando os efeitos da capacitância parasitária

Perguntas Frequentes

Na região linear, a corrente de drenagem aumenta linearmente com o VDS. Na região de saturação, a corrente de drenagem permanece relativamente constante, apesar das mudanças no VDS.
Os aumentos de temperatura podem diminuir a tensão limite, aumentar a corrente de fuga e modificar os parâmetros de transcondutância.
As equações fundamentais são semelhantes, mas você precisará ajustar a polaridade oposta de tensões e correntes.

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