UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

CENTRO REGIONAL DE AZUERO

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Circuitos Electrónicos II

Laboratorio

MOSFET

Facilitador

Francisco Canto

Educandos

Edison Baule 6-714-1956

Yahir Ordóñez 6-714-2281

Cheyn Rodríguez 6-714-364

Entregado el 11 de junio

Primer Semestre 2012

INTRODUCCIÓN

Dentro de la gama de transistores que existen actualmente podemos diferenciar los siguientes:

la familia de los BJT y la familia de los FET.

Los FET o transistores de efecto de campo son dispositivos que a diferencia de los BJT son

controlados por tensión o diferencia de voltaje. En los transistores FET se crea un campo

eléctrico que controla la anchura del camino de conducción del circuito de salida sin que

exista contacto directo entre la magnitud controlada (corriente) y la magnitud controladora

(tensión).

Dentro de la familia de los FET podemos encontrar dos grandes divisiones: JFET y MOSFET.

Los MOSFET o transistores de efecto de campo de unión metal semiconductor se dividen en

dos grandes ramas: decrementales e incrementales, estos a su vez se dividen en canal n o

canal p.

En este laboratorio estudiamos el comportamiento de los MOSFET de varias maneras, por

ejemplo, en polarización automática con el voltaje de drenaje, el voltaje drenaje-fuente, la

corriente de drenaje, etc. Por otro lado también estudiamos el comportamiento que existe

entre el voltaje compuerta-fuente y el voltaje de entrada en corriente alterna, vimos las

gráficas en el osciloscopio.

A lo largo de este informe se verán gráficas que determinan el comportamiento del MOSFET,

que para este caso específico se estudió tanto un decremental como un incremental.

MARCO TEÓRICO

El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia

de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un

"canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse

como resistencias controladas por diferencia de potencial.

La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de

semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductora como la

región activa o canal. La región activa de los TFT (thin-film transistor, o transistores de película

fina) es una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la

principal aplicación de los TFT es como pantallas de cristal líquido o LCD).

Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o FET son

también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una tensión

positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción,

respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS son usados extensísimamente en

electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos integrados

o chips digitales.

Polarización Automática

Para esta polarización utilizamos un ‘Divisor de Voltaje’, como lo muestran las figuras 6.20 y 6.21.

Como ya sabemos que IG = 0 A, el voltaje VG, igual al voltaje a través de R2, lo podemos

encontrar utilizando un divisor de voltaje de la siguiente manera:

Así, aplicando las leyes de Kirchoff y sustituyendo, podemos obtener la siguiente ecuación:

Si quisiéramos saber el comportamiento de nuestro circuito, podemos graficar como se

comporta la maya de entrada y de salida. Para facilitar el procedimiento establecemos que ID

es igual a 0 (cero) amperes, y el valor de VGS para el dibujo será de VG volts.

Análisis de la Línea de Carga de un sencillo Amplificador NMOS

Las fuentes de tensión en continua polarizan el NMOS en un punto de trabajo adecuado para

amplificar adecuadamente la señal de entrada Vin(t).

Los puntos extremos de tensión Vgs definen los puntos de máxima excursión del punto Q

(puntos de corte con la recta de carga), obteniéndose así la Vds como amplificación de la

señal de entrada.

MATERIALES

Fuente de Voltaje (VDC)

Transistor ECG2388 (MOSFET)

Resistencias

Multímetro

Protoboard y Cables de Conexión

PROCEDIMIENTO

1. Siguiendo las indicaciones del profesor, desarrollamos el siguiente procedimiento.

2. Utilizando el programa de simulación de circuitos, Multisim, implementamos el circuito de la

siguiente figura. De igual manera lo armamos en protoboard.

3. Para desarrollar el punto 4 y por cuestiones prácticas, cambiamos los valores de las

resistencias, quedando el circuito como se muestra. Posterior a la figura se presentan los

resultados reales (armado en protoboard) e ideales (simulado en el software).

Real Simulado

VG (V) VGS (V) VDS (V) ID (mA) VG (V) VGS (V) VDS (V) ID (mA)

0,955 0,955 19,84 0 0,9798 0,9732 19,926 0,0213

4. Utilizando el software de simulación Multisim, construimos el circuito calculando y variando

los valores de las resistencias para el transistor Mosfet de la experiencia (ECG2388). Así, resulto

que el transistor trabajaba mejor para los siguientes valores de resistencias que teníamos.

R1 R2 R3 R4

660 KΩ 34 KΩ 330 Ω 3,4 KΩ

1. Circuito a analizar

Vgs vs ID

2. Para Vgs = 1, Obtenga la gráfica de Id vs Vgs para Vds de cero a 10 V.

Vds VDS 0 2 4 6 8 10

ID ID 0 -1.554µ -3.109µ -4.44µ -7.944µ -8.88µ

-0.00001

-0.000009

-0.000008

-0.000007

-0.000006

-0.000005

-0.000004

-0.000003

-0.000002

-0.000001

0

0 1 2 3 4 5

Series1

Vds VGS 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

ID ID -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ -8.88µ

Vgs vs ID

3. Repite el paso anterior para Vgs =2, 4, 5, 6, 8, 10 V.

Vgs = 2

Vds VDS 0 2 4 6 8 10

ID ID 0 -1.554µ -3.109µ -4.44µ -7.944µ -8.88µ

Vgs vs ID

Vgs = 4

Vds VDS 0 2 4 6 8 10

ID ID 0 -1.554µ -3.109µ -4.44µ -7.944µ -8.88µ

Vgs vs ID

-0.00001

-0.000009

-0.000008

-0.000007

-0.000006

-0.000005

-0.000004

-0.000003

-0.000002

-0.000001

0

0 2 4 6 8 10 12

Series1

-0.00001

-0.000009

-0.000008

-0.000007

-0.000006

-0.000005

-0.000004

-0.000003

-0.000002

-0.000001

0

0 5 10 15

Series1

Vgs = 5

Vds VDS 0 2 4 6 8 10

ID ID 0 1.76 A 1.761 A 1.761 A 1.761 A 1.761 A

Vgs vs ID

Vgs = 6

Vds VDS 0 2 4 6 8 10

ID ID 0 -5.662 A -5.662 A -5.662 A -5.662 A -5.662 A

-0.00001

-0.000009

-0.000008

-0.000007

-0.000006

-0.000005

-0.000004

-0.000003

-0.000002

-0.000001

0

0 5 10 15

Series1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 2 4 6 8 10 12

Series1

Vgs vs ID

Vgs = 8

Vds VDS 0 2 4 6 8 10

ID ID 0 -10.478 A -15.479 A -15.482 A -15.48 A -15.412 A

Vgs vs ID

Vgs = 10

Vds 0 2 4 6 8 10

ID 0 -16.91 A -21.712 A 26.50 A 26.54 A 26.543 A

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 2 4 6 8 10 12

Series1

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 2 4 6 8 10 12

Series1

Vgs vs ID

Análisis de la línea de carga de un sencillo Amplificador NMOS

1. Arme el siguiente circuito utilizando Multisim y en un protoboard y obtenga los valores

que se piden en los puntos 2 y 3.

2. Para Vin= 0

Vgs ID VDS

Simulado 4 14.36 uA 19.98 V

Real 4.03 18.65 mA 1.64 V

3. Para Vin= 1

Vgs ID VDS

Simulado 4 9.15 mA 10.86 V

Real 3.86 18.67 mA 1.64 V

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 2 4 6 8 10 12

Series1

CONCLUSIONES

Luego de realizada la experiencia, podemos concluir que:

Es difícil que los valores reales y los simulados, den exactamente igual, ya que al armar

el circuito en protoboard se puede incurrir en ciertos errores, además los valores reales

de las resistencias incluyen cierto porcentaje de inexactitud o incertidumbre.

Cuando utilizamos la configuración de polarización automática (por divisor de

voltaje), podemos asumir que la corriente de la compuerta es 0 (cero) ampere, ya

que así permitimos un aislamiento entre la red de divisor de voltaje y la sección de

salida.

Se pudo realizar las mediciones en los circuitos con transistores de efecto de campo

de este laboratorio, haciendo ver las diferencias que existen en Vds e ID al variar el

voltaje VGS.

Con los resultados obtenidos en el laboratorio pudimos graficar en nuestro caso con

Excel los diversos parámetros de un MOSFET y ver la manera en la que cada una de

ellas se comporta, ya sea variando dos de ellas, mientras que la otra se mantiene

constante, mayormente el voltaje compuerta-fuente.

En el caso de un amplificador NMOS utilizado en la tercera parte podemos decir que

es un tipo de amplificador de baja señal, en donde los puntos extremos de tensión

(Vgs) determinan los puntos de máxima excursión de Q.

Es necesario en un circuito de amplificación con un NMOS que la corriente directa se

polarice para poderse amplificar correctamente el Vin.

BIBLIOGRAFÍA Apuntes de la Clase.

Amplificadores de Pequeña Señal. Universidad de Murcia.

http://www.google.com.pa/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0

CE4QFjAA&url=http%3A%2F%2Focw.um.es%2Fingenierias%2Ftecnologia-y-sistemas-

electronicos%2Fmaterial-de-clase-1%2Ftema-5.-amplificadores-de-pequena-

senal.pdf&ei=Rk_VT_CxBYii9QSOzIHuAw&usg=AFQjCNE_VmoqlOWukEvPSFi1Uwa18C

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