Relatório ELETRÔNICA ANALÓGICA II - Aula Prática 1

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UNIMEP – UNIVERSIDADE METODISTA DE PIRACICABA 
CAMPUS SANTA BÁRBARA D’OESTE 
CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
ELETRÔNICA ANALÓGICA II 
AULA PRÁTICA 1 - MOSFET 
 
Professor: Remo Filleti 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Josiel da Silva André RA: 168561 
Luan Rafael Guidotti RA: 168499 
Rafael Felix RA: 168560 
Rodrigo Bonato da Silva RA: 165005 
 
 
 
 
Santa Bárbara d’Oeste 
17 de Abril de 2020 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
Este experimento tem como objetivo: 
a) Verificar e determinar a curva característica do MOSFET; 
b) Aplicar componente como dispositivo de chaveamento. 
 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
O MOSFET é um transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor, é 
o tipo mais comum de transístores de efeito de campo em circuitos tanto digitais 
quanto analógicos. 
O transístor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor se divide em 2 
tipos: 
● MOSFET tipo Depleção: ​apresenta características às de um JFET; 
● MOSFET tipo Intensificação: ​apresenta características diferentes do 
JFET e do MOSFET de Depleção, onde a curva de transferência não é 
definida pela equação de Schockley. 
 
1.1. MOSFETs Tipo Depleção 
 
As semelhanças entre as curvas de transferência dos JFETs e dos MOSFETs 
tipo depleção permitem análises parecidas para os dois dispositivos com relação à 
análise CC. A principal diferença entre os dois é o fato de que o MOSFET tipo 
depleção apresenta pontos de operação com valores positivos de ​V​GS ​e valores de 
I​D maiores que ​I ​DSS​. Na verdade, para todas as configurações discutidas até aqui, a 
análise será a mesma se um JFET for substituído por um MOSFET tipo depleção. 
A única parte da análise que não foi definida consiste em como traçar o 
gráfico da equação de Shockley para valores positivos de ​V​GS​. Para as regiões de 
valores positivos de ​V​GS e valores de ​I​D maiores que ​I​DSS​, até que ponto a curva de 
transferência se estende? Para a maioria das situações, essa região será 
 
 
razoavelmente bem definida pelos parâmetros do MOSFET e pela reta de 
polarização resultante do circuito. 
 
1.2. MOSFETs Tipo Intensificação 
 
A curva característica de transferência do MOSFET tipo intensificação difere 
bastante da obtida para JFET e para os MOSFETs tipo depleção. Deve-se lembrar 
que, para o MOSFET tipo intensificação de canal ​n​, a corrente de dreno é igual a 
zero para valores de tensão porta-fonte menores do que o valor limiar ​V​GS(th)​. Para 
valores de ​V​GS​ maiores que ​V​GS(th)​, a corrente de dreno é definida por: 
 
I​D​ = k(V​GS​ - V​GS​(​Th​)² 
 
Tendo em vista que as folhas de dados normalmente fornecem a tensão de 
limiar e um valor de corrente de dreno ​I​D(ligado) (ou ​I​D(on)​) e um valor correspondente 
de ​V​GS(ligado) (ou ​V​GS(on)​), são definidos dois pontos imediatamente. Para completar a 
curva, a constante ​k deve ser determinada a partir dos valores obtidos das folhas de 
dados e resolvendo para ​k​, como apresentado a seguir: 
 
I​D​ = k(V​GS​ - V​GS​(​Th​)² 
I​D(ligado)​ = k(V​GS(ligado)​ - V​GS​(​Th​)² 
k = I​D(ligado)​ /​ (V​GS(ligado)​ - V​GS(Th)​)​² 
 
Uma vez que ​k esteja definido, podemos determinar outros valores de ​I​D para 
valores selecionados de ​V​GS ​. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Curva característica de transferência de um 
MOSFET tipo intensificação de canal ​n​. 
 
 
 
3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
3.1. Curva Característica 
 
a) A partir de uma bateria de 12V, dos resistores de 1kΩ, 1,5kΩ e 10kΩ, foi 
projetado um divisor de tensão para saída de 1,9V e outro para saída de de 
3V (apresentar os cálculos neste relatório); 
 
o . V iV = R2R1 + R2 
 
Para saída de 1,9V: 
 
Dados: 
 = 10kΩ1R 
 = 1kΩ2R 
 = 12ViV 
 
o . 12V = 11 + 10 
 
 
o 1, VV = 9 
 
Para saída de 3V: 
 
Dados: 
 = 3 kΩ1R 
 = 1 kΩ2R 
 = 12ViV 
 
o . 12V = 11 + 3 
o 3 VV = 
 
b) Foram adquiridos, a partir do esquema apresentado e dos divisores de 
tensão projetados em a), os sinais de corrente do dreno (​I​D​) para valores de 
V​GS​ e ​V​DS​ referentes à Tabela 1 (apresentar os valores neste relatório); 
 
 
 
 
 
 
 
 Vds [V] 
0,5 1 2 3 
Vgs [V] 0 0 A 0,057 µA 0,085 µA 0,256 µA 
1,9 0 A 0 A 0,222 µA 0,444 µA 
3 0,036 A 0,050 A 0,050 A 0,050 A 
Tabela 1: Valores de I​D​ a partir das configurações de V​GS​ e V​DS 
 
OBS: Prints das simulações dos dados no anexo. 
 
c) Com os valores adquiridos, foram traçadas as curvas ​I​D X ​V​DS​, para os 
diferentes ​V​GS​ analisados; 
 
 
 
d) Comentar o comportamento das curvas características. 
 
Para Vgs = 0 V há uma um valor muito pequeno de corrente de até 0,256 µA. 
A situação é semelhante para Vgs = 1,9 V, onde esse valor sobe um pouco, 
chegando até 0,444 µA. 
Já para Vgs = 3 V, os valores de ID e Vgs corresponderem aos respectivos 
“ligados”, fazendo com que somente a partir desses valores sejam representativos 
 
 
para o funcionamento do mesmo. Para Vgs = 0 V e 1,9V, os valores não são 
suficientes, mas há passagem de corrente graças à tensão da bateria na base. 
 
4.2. Circuito chaveador 
 
 
a) Monte o circuito chaveador apresentado pela Figura 2. Para a entrada TTL, utilize 
o gerador de funções configurado para saída TTL, com frequência de 1kHz e 
amplitude de 5 V (ou próxima disso). Configure a fonte DC para saída de 5V, que 
será usada como VDD. 
 
 
 
 
b) Com um osciloscópio, pegue o sinal de entrada TTL (canal 1) e compare com o 
sinal de VDS. Qual a amplitude do sinal de VDS? O que acontece entre os sinais de 
entrada (VGS) e o sinal de tensão em VGS? O que isso significa para a corrente ID? 
 
A Amplitude do sinal de VDS é de ​10V, sendo 200ms/Div. O sinal de entrada de 
VGS é um sinal positivo de ondas quadradas (conforme imagem abaixo). Fazendo 
com que o sinal de tensão de VGS fique em 5V. O capacitor somente tem função de 
limpeza de ruídos 
 
 
 
 
 
5. Anexos 
 
 
Vgs 1,9V c/ Vds 0,5V 
 
 
 
 
Vgs 1,9V c/ Vds 1V 
 
Vgs 1,9V c/ Vds 2V 
 
 
 
 
Vgs 1,9V c/ Vds 3V 
 
 
Vgs 3V c/ Vds 0,5V 
 
 
 
Vgs 3V c/ Vds 1V 
 
 
Vgs 3V c/ Vds 2V 
 
 
 
Vgs 3V c/ Vds 3V 
 
 
Vgs 0V c/ Vds 0,5V 
 
 
 
Vgs 0V c/ Vds 1V 
 
 
 
 
 
Vgs 0V c/ Vds 2V 
 
Vgs 0V c/ Vds 3V