Calculadora MOSFET de corrente de dreno e potência

Um transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor controla a corrente de dreno por meio do campo elétrico produzido pela tensão de gate. O gate é isolado do canal, de modo que um MOSFET ideal praticamente não consome corrente de gate em regime permanente. A combinação de controle por tensão, alta resistência de entrada e estrutura escalável torna os MOSFETs fundamentais para lógica digital, amplificadores analógicos, fontes chaveadas, acionamentos de motores e inúmeros sistemas embarcados. Esta calculadora aplica o modelo quadrático de canal longo a um MOSFET de canal n do tipo enriquecimento. Primeiro, calcula a tensão de overdrive subtraindo a tensão de limiar da tensão gate-source. Se o overdrive for zero ou negativo, o canal é considerado desligado e o dispositivo fica em corte. Quando a tensão dreno-source é positiva, mas inferior ao overdrive, o dispositivo opera na região de triodo ou linear. Quando essa tensão iguala ou supera o overdrive, o canal sofre estrangulamento próximo ao dreno e o modelo usa a equação de saturação. O parâmetro de transcondutância k combina mobilidade dos portadores, capacitância do óxido e relação entre largura e comprimento do canal. Aqui ele é inserido em miliampères por volt ao quadrado, de modo que a corrente é calculada em miliampères e a transcondutância em milisiemens. A modulação do comprimento de canal lambda representa o pequeno aumento da corrente de saturação à medida que a tensão de dreno cresce. Defina lambda como zero para o modelo quadrático ideal ou use um valor positivo ajustado a uma curva de saída da folha de dados. A potência dissipada é a corrente de dreno multiplicada pela tensão dreno-source. A calculadora converte miliampères em ampères antes de exibir watts. Isso inclui apenas a contribuição estática do canal; o projeto térmico real também deve considerar perdas de chaveamento, perdas no acionamento do gate, condução do diodo, resistência térmica do encapsulamento, condições ambientais e cargas transitórias. Compare sempre o ponto de operação com a área de operação segura do dispositivo, em vez de confiar apenas na corrente nominal máxima anunciada. MOSFETs de potência reais e dispositivos integrados de canal curto podem se afastar bastante das equações simples. A temperatura altera a tensão de limiar e a resistência de condução, o efeito de corpo modifica o limiar quando source e substrato têm potenciais diferentes, e a mobilidade diminui em campos elevados. Curvas de transferência da folha de dados, modelos SPICE e variações medidas dos componentes oferecem uma verificação final melhor. O resultado quadrático continua útil para ensino, projeto inicial de polarização e compreensão de como o overdrive de gate e a tensão de dreno determinam a região de operação.