Калькулятор MOSFET для тока стока и мощности

Полевой транзистор со структурой металл–оксид–полупроводник управляет током стока с помощью электрического поля, создаваемого напряжением затвора. Затвор изолирован от канала, поэтому идеальный MOSFET практически не потребляет постоянный ток затвора. Сочетание управления напряжением, высокого входного сопротивления и масштабируемой структуры делает MOSFET основой цифровой логики, аналоговых усилителей, импульсных источников питания, электроприводов и множества встраиваемых систем. Калькулятор применяет квадратичную модель длинного канала к n-канальному MOSFET с индуцированным каналом. Сначала он вычисляет напряжение перегрузки затвора как разность напряжения затвор–исток и порогового напряжения. Если разность нулевая или отрицательная, канал считается закрытым, а прибор находится в отсечке. При положительном напряжении сток–исток ниже этой разности прибор работает в триодной, или линейной, области. Когда напряжение сток–исток достигает или превышает напряжение перегрузки, канал перекрывается вблизи стока и модель использует уравнение насыщения. Параметр крутизны k объединяет подвижность носителей, ёмкость оксида и отношение ширины канала к его длине. Здесь он вводится в миллиамперах на вольт в квадрате, поэтому ток рассчитывается в миллиамперах, а крутизна — в миллисименсах. Коэффициент модуляции длины канала lambda учитывает небольшое увеличение тока насыщения при росте напряжения стока. Для идеальной квадратичной модели задайте lambda равным нулю либо используйте положительное значение, подобранное по выходной характеристике из документации. Рассеиваемая мощность равна произведению тока стока и напряжения сток–исток. Перед выводом в ваттах калькулятор переводит миллиамперы в амперы. Это только статическая составляющая потерь в канале; в реальном тепловом расчёте нужно учитывать потери переключения, управление затвором, проводимость диода, тепловое сопротивление корпуса, окружающие условия и переходные нагрузки. Всегда сопоставляйте рабочую точку с областью безопасной работы прибора, а не полагайтесь лишь на заявленный максимальный ток. Реальные силовые MOSFET и короткоканальные интегральные приборы могут существенно отличаться от простых уравнений. Температура меняет пороговое напряжение и сопротивление открытого канала, эффект подложки изменяет порог при разных потенциалах истока и подложки, а в сильном поле падает подвижность. Передаточные характеристики из документации, модели SPICE и измеренный разброс компонентов лучше подходят для окончательной проверки. Квадратичная модель полезна для обучения, предварительного выбора смещения и понимания того, как превышение порога затвора и напряжение стока определяют режим работы.