MOSFET de potencia

Equipo #3

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

• El nombre hace mención a la estructura interna: Metal Oxide

Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET)

• Es un dispositivo unipolar: la conducción sólo es debida a un tipo de portador.

G

D

SCanal N

Conducción debida a

electrones

D

GS

Canal P

Conducción debida a huecos

• Los más usados son los MOSFET de canal N

• La conducción es debida a los electrones y, por tanto, con mayor movilidad Þ menores resistencias de canal en conducción

Ideas generales sobre el transistor de Efecto de Campo de Metal-Óxido-Semiconductor

• Curvas características del MOSFET

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

ID [mA]

VDS [V]

4

2

42 60

- Curvas de salida

VGS < VTH = 2V

VGS = 2,5VVGS = 3V

VGS = 3,5V

VGS = 4V

VGS = 4,5V

Referencias normalizadas

+

-VDS

ID

+

-VGS

G

D

S

Ideas generales sobre los MOSFETs de acumulación

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

VDS [V]

ID [mA]

4

2

84 120VGS = 2,5V

VGS = 3V

VGS = 3,5V

VGS = 4V

VGS = 4,5V

VGS = 0V< 2,5V < 3V < 3,5V < 4V

Comportamiento resistivo

VGS < VTH = 2V< 4,5V

Comportamiento como circuito abierto

10V

+

-VDS

ID

+

-VGS

2,5KW

G

D

S

• Zonas de trabajo

Ideas generales sobre los MOSFETs de acumulación

Comportamiento como fuente de corriente

G

D

S

DS G

+

P-

Sustrato

N+ N+

• Precauciones en el uso de transistores MOSFET

- El terminal puerta al aire es muy sensible a los ruidos

- El óxido se puede llegar a perforar por la electricidad estática de los dedos. A veces se integran diodos zener de protección

- Existe un diodo parásito entre fuente y drenador en los MOSFET de enriquecimiento

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Ideas generales sobre los MOSFETs

• En general, semejantes a los de los diodos de potencia (excepto los encapsulados axiales)

• Existe gran variedad

• Ejemplos: MOSFET de 60V

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Encapsulados de MOSFETs de Potencia

RDS(on)=9,4mW, ID=12ARDS(on)=12mW, ID=57A

RDS(on)=9mW, ID=93ARDS(on)=5,5mW, ID=86ARDS(on)=1.5mW, ID=240A

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Máxima tensión drenador-fuente

• Corresponde a la tensión de ruptura de la unión que forman el substrato y el drenador. Se especifica a qué pequeña circulación de corriente corresponde (por ejemplo, 0,25 mA)

•La máxima tensión drenador-fuente de representa como

VDSS o como V(BR)DSS

• Ayuda a clasificar a los transistores MOSFET de potencia

Región de Saturación

Formulacorrespondiente

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Baja tensión

15 V30 V45 V55 V60 V80 V

Media tensión

100 V150 V200 V400 V

Alta tensión

500 V600 V800 V1000 V

Ejemplo de clasificación

Mosfet Comerciales

VS

Características

MOSFETBJT

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Velocidad de conmutación

• Los MOSFET de potencia son más rápidos que otros dispositivos usados en electrónica de potencia (tiristores, transistores bipolares, IGBT, etc.).

• Los MOSFET de potencia son dispositivos de conducción unipolar. En ellos, los niveles de corriente conducida no están asociados al aumento de la concentración de portadores minoritarios, que luego son difíciles de eliminar para que el dispositivo deje de conducir.

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Velocidad de conmutación

Las capacidades parásitas presentes entre la compuerta y los otros dos terminales del transistor condicionan la velocidad de encendido, ya que para alcanzar la diferencia de potencial capaz de formar el canal deseado, es necesario entregar una cierta cantidad de carga. El tiempo que tarde en acumularse dicha carga determinará el tiempo de conmutación del MOSFET.

EL

MO

SF

ET

D

E P

OT

EN

CIA

Aplicaciones diversas

Nuevas aplicaciones

Amplificador de 65w tipo Hexfet