Calculadora MOSFET de corriente de drenador y potencia

Un transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor controla la corriente de drenador mediante el campo eléctrico producido por el voltaje de puerta. La puerta está aislada del canal, por lo que un MOSFET ideal prácticamente no consume corriente de puerta en régimen estacionario. Esta combinación de control por voltaje, alta resistencia de entrada y estructura escalable hace que los MOSFET sean fundamentales en lógica digital, amplificadores analógicos, fuentes conmutadas, accionamientos de motores y numerosos sistemas integrados. Esta calculadora aplica el modelo cuadrático de canal largo a un MOSFET de canal n de enriquecimiento. Primero calcula el voltaje de sobreexcitación restando el voltaje umbral al voltaje puerta-fuente. Si es cero o negativo, considera el canal apagado y el dispositivo en corte. Cuando el voltaje drenador-fuente es positivo pero inferior al de sobreexcitación, el dispositivo opera en la región de triodo o lineal. Si es igual o superior al de sobreexcitación, el canal se estrangula cerca del drenador y el modelo utiliza la ecuación de saturación. El parámetro de transconductancia k combina la movilidad de los portadores, la capacitancia del óxido y la relación ancho-longitud del canal. Aquí se introduce en miliamperios por voltio cuadrado, por lo que la corriente se calcula en miliamperios y la transconductancia en milisiemens. La modulación de longitud de canal lambda representa el ligero aumento de la corriente de saturación al subir el voltaje de drenador. Usa lambda igual a cero para el modelo cuadrático ideal o un valor positivo ajustado a una curva de salida de la hoja de datos. La potencia disipada es la corriente de drenador multiplicada por el voltaje drenador-fuente. La calculadora convierte los miliamperios en amperios antes de mostrar vatios. Esto solo incluye la contribución estática del canal; el diseño térmico real también debe considerar pérdidas de conmutación, pérdidas del control de puerta, conducción del diodo, resistencia térmica del encapsulado, condiciones ambientales y cargas transitorias. Compara siempre el punto de operación con el área de operación segura del dispositivo, no solo con su corriente nominal máxima. Los MOSFET de potencia reales y los dispositivos integrados de canal corto pueden alejarse considerablemente de estas ecuaciones simples. La temperatura modifica el voltaje umbral y la resistencia de conducción, el efecto de cuerpo cambia el umbral cuando fuente y sustrato tienen distinto potencial, y la movilidad disminuye con campos elevados. Las curvas de transferencia de la hoja de datos, los modelos SPICE y las variaciones medidas de los componentes permiten una mejor verificación final. El modelo cuadrático sigue siendo útil para aprender, diseñar una polarización inicial y comprender cómo la sobreexcitación de puerta y el voltaje de drenador determinan la región de operación.