Calculateur MOSFET de courant de drain et de puissance

Un transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur commande le courant de drain grâce au champ électrique produit par la tension de grille. La grille est isolée du canal : un MOSFET idéal ne consomme donc pratiquement aucun courant de grille en régime permanent. Cette combinaison de commande en tension, de forte résistance d'entrée et de structure miniaturisable fait des MOSFET des composants essentiels de la logique numérique, des amplificateurs analogiques, des alimentations à découpage, des commandes de moteurs et de nombreux systèmes embarqués. Ce calculateur applique le modèle quadratique à canal long à un MOSFET à enrichissement de canal n. Il calcule d'abord la tension de surcommande en soustrayant la tension de seuil de la tension grille-source. Si elle est nulle ou négative, le canal est considéré comme fermé et le composant est bloqué. Lorsque la tension drain-source est positive mais inférieure à la surcommande, le composant fonctionne en régime triode ou linéaire. Si elle atteint ou dépasse la surcommande, le canal se pince près du drain et le modèle utilise l'équation de saturation. Le paramètre de transconductance k regroupe la mobilité des porteurs, la capacité de l'oxyde et le rapport largeur-longueur du canal. Il est saisi ici en milliampères par volt carré : le courant est donc calculé en milliampères et la transconductance en millisiemens. Le coefficient de modulation de longueur de canal lambda tient compte de la légère hausse du courant de saturation avec la tension de drain. Réglez lambda à zéro pour le modèle quadratique idéal, ou utilisez une valeur positive ajustée à une courbe de sortie de la fiche technique. La puissance dissipée est le produit du courant de drain par la tension drain-source. Le calculateur convertit les milliampères en ampères avant d'afficher les watts. Il s'agit uniquement de la contribution statique du canal ; la conception thermique réelle doit aussi intégrer les pertes de commutation, les pertes de commande de grille, la conduction de la diode, la résistance thermique du boîtier, les conditions ambiantes et les charges transitoires. Comparez toujours le point de fonctionnement à l'aire de fonctionnement sûr du composant, sans vous fier uniquement au courant maximal annoncé. Les MOSFET de puissance réels et les composants intégrés à canal court peuvent s'écarter sensiblement de ces équations simples. La température modifie la tension de seuil et la résistance à l'état passant, l'effet de substrat change le seuil lorsque source et substrat sont à des potentiels différents, et la mobilité diminue à champ élevé. Les courbes de transfert, les modèles SPICE et les variations mesurées des composants permettent une meilleure validation finale. Le résultat quadratique reste utile pour l'apprentissage, une première conception de polarisation et la compréhension du rôle de la surcommande de grille et de la tension de drain dans le régime de fonctionnement.