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Transistores unipolares (MOSFET)

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Indice


Solo vamos a ver las curvas que aporten algo nuevo respecto a lo ya visto, de forma que se puedan apreciar las diferencias con los transistores bipolares.

Curvas SOA


Transistor NP5060L de National

Destacamos las peculiaridades que caracterizan a esta curva para los MOSFET:

Los MOSFET de potencia no están sujetos a los efectos de segunda ruptura, la cual se puede dar con facilidad en los transistores bipolares como consecuencia de los puntos calientes que aparecen en estos.

Un transistor MOS tiene un coeficiente térmico negativo, conforme aumenta la temperatura del dispositivo, la corriente de drenador decrece, lo que reduce la disipación de potencia.

Obsérvese que los límites del área de seguridad son límites térmicos y no reflejan la segunda ruptura. Esto nos quiere decir que, a pesar de que el transistor MOSFET es muy robusto, se puede destruir térmicamente forzándolo a disipar excesiva potencia.

Existe un parámetro que limita la curva del área de seguridad; éste es la resistencia drenador-fuente en conducción RDS(on), que es muy importante en los MOSFET de potencia, ya que determina la corriente que puede circular por el dispositivo para aplicaciones de bajas a medias frecuencas (menores de 200KHz).

Curva resistencia drenador-fuente / intensidad de drenador


Transistor NP5060L de National

Relaciona la resistencia ya comentada RDS(on) con la intensidad de drenador, para distintos valores de temperatura y una tensión VGS definida.

Como podemos apreciar, la resistencia RDS(on) aumenta con la temperatura de la unión.

Curva característica de salida


Transistor NP5060L de National

Nos relaciona la intensidad de drenador con la tensión drenador-fuente, para valores conocidos de la tensión puerta-fuente.

Las dos regiones más importantes a distinguir en esta característica son la región lineal y la de saturación. Aunque también existan las regiones de corte y de ruptura.

El interés de la zona lineal, es que no se van a alcanzar tensiones de salida elevadas, ya que interesa que la pérdida de potencia sea lo menor posible, lo que se consigue disminuyendo RDS(on), que en definitiva consiste en mantener la VDS en valores bajos.

En la región de saturación, para un valor concreto de tensión VGS, la intensidad del drenador ID permanece constante a pesar de la variación de la tensión Vds.

Comparando el MOSFET con el transistor bipolar, se aprecia claramente que se intercambian las regiones lineal y de saturación.

Curva característica de transferencia


Transistor NP5060L de National

Relaciona la intensidad de drenador con la tensión puerta-fuente, para un valor determiando de VDS.

Destacamos aquí la importancia de la tensión de codo, que es el valor de la tensión VGS a partir del cual circula intensidad de drenador. Podemos ver que en nuestra característica la tensión de codo es aproximadamente 2V.

Es importante señalar que esta tensión tiene valores algo más altos en los transistores MOSFET que en los bipolares.

Curva transconductancia - intensidad de drenador


Transistor BUK455 de Philips

Como podemos observar, la transconductancia aumenta con la intensidad ID hasta alcanzar un valor máximo o de pico; a partir del cual decrecerá con el incremento de esta intensidad, resultando una curva final parecida a una parábola.

También podemos observar, que para un valor determinado de ID a mayor temperatura menor será la transconductancia correspondiente.

Curva de la resistencia drenador-fuente normalizada en estado de conducción


Transistor BUK455 de Philips

Muestra la relación que existe entre la temperatura de la unión y el parámetro "a", que se define como:

a = RDS(on) / RDS(on) 25ºC

Como se observa, representa una parábola muy abierta, donde el parámetro "a" crece conforme lo hace la temperatura de la unión.

Los valores de la temperatura pueden ser tanto negativos como positivos, pero el valor de "a" siempre es positivo.

Curva tensión umbral puerta-fuente / temperatura de la unión


Transistor BUK455 de Philips

Esta curva se da para tres valores: mínimo, típico y máximo. La relación entre la tensión VGS(TO) y la temperatura de la unión es inversamente proporcional, con igual pendiente para los tres valores de la curva.

Curva capacidades internas / tensión drenador-fuente


Transistor BUK455 de Philips

Representa las capacidades del transistor (Ciss, Coss y Crss) en función de la tensión drenador-fuente.

Ciss: capacidad de entrada
Coss: capacidad de salida
Crss: capacidad de transferencia inversa

Podemos ver como Ciss es prácticamente constante con la variación de tensión, salvo para valores de tensión pequeños.

En cuanto a la Coss y la Crss, se observa que decrecen con igual pendiente con el aumento de la VDS. Ambas capacidades tieneden a un valor constante para valores de tensiones muy elevados.


J. Domingo Aguilar Peña: jaguilar@ujaen.es
Miguel Ángel Montejo Ráez

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