🔥Ejercicios resueltos de Transistores MOSFET en cd - ejercicio resuelto 1
Summary
TLDREste vídeo presenta un diseño de circuito con un transistor MOSFET para operar a una corriente de 0.4 mA y un voltaje de 1 V. Se explica cómo calcular los valores de resistencia y voltaje desconocidos, identificando que el transistor funciona en la zona de saturación. Se resalta la importancia de la tensión de puerta y el efecto de modulación de la longitud del canal, proporcionando una guía paso a paso para entender y diseñar el circuito MOSFET.
Takeaways
- 😀 El vídeo trata sobre el diseño de un circuito con un transistor MOSFET.
- 🔬 Se especifica que el transistor debe operar con una corriente de 0.4 mA y un voltaje de dren de 1V.
- 📏 El transistor es de tipo NMOS, con una tensión umbral (Vth) de 2V.
- ⚖️ El parámetro 'μnCox' es de 20 microAmperes por voltio cuadrado, con un largo de canal de 10 micrómetros y un ancho de 400 micrómetros.
- 🛠️ Lambda (λ), que representa el efecto de modulación de la longitud del canal, es 0 para este transistor.
- 🔋 Se tiene un voltaje de fuente (Vdd) de 5V y un voltaje de compuerta (Vgs) de 0V, ya que está conectado a tierra.
- 🧮 Se calcula la resistencia de fuente (Rd) como 10 kiloohmios usando la ley de Ohm y los datos proporcionados.
- 🔍 Se determina que el transistor opera en la zona de saturación, ya que Vds es mayor o igual a Vgs - Vth.
- 🔢 Se resuelven dos posibles valores para Vgs, siendo el correcto el que permite la existencia de corriente de dren (0.4 mA).
- 🔌 Se calcula la resistencia de fuente (Rs) como 5 kiloohmios utilizando la corriente y el voltaje dados.
Q & A
¿Qué tipo de circuito se discute en el vídeo?
-El vídeo trata sobre circuitos de corriente directa (DC) utilizando transistores MOSFET.
¿Cuál es la corriente deseada que debe manejar el transistor MOSFET en el diseño del circuito?
-El transistor MOSFET debe manejar una corriente de 0.4 mA.
¿Cuál es el voltaje de dren (Vds) especificado para el transistor en el ejercicio?
-El voltaje de dren (Vds) especificado es de 1 voltio.
¿Cuál es el valor de la tensión de puerta umbral (Vth) para el transistor MOSFET utilizado?
-La tensión de puerta umbral (Vth) es de 2 volts.
¿Cuál es la relación de corriente de dren a corriente de puerta (μnCox) para el transistor MOSFET?
-La relación de corriente de dren a corriente de puerta (μnCox) es de 20 micro amperios por voltio cuadrado.
¿Cuál es el largo del canal del transistor MOSFET?
-El largo del canal del transistor MOSFET es de 10 micrómetros.
¿Cuál es el ancho del canal del transistor MOSFET?
-El ancho del canal del transistor MOSFET es de 400 micrómetros.
¿Qué significa el parámetro lambda en el contexto del transistor MOSFET?
-El parámetro lambda representa el efecto de la modulación de la longitud del canal en el transistor MOSFET, y en este caso específico, su valor es 0.
¿Cómo se determina si el transistor MOSFET está trabajando en la zona de saturación o en la zona del triodo?
-El transistor MOSFET está en la zona de saturación si Vds es mayor o igual a Vgs menos 2V, y en la zona del triodo si Vds es menor que Vgs menos 2V.
¿Cuál es la resistencia calculada para el dren a fuente (Rds) en el diseño del circuito?
-La resistencia calculada para el dren a fuente (Rds) es de 10 kilo ohms.
¿Cuál es el voltaje de fuente (Vbs) necesario para que el transistor MOSFET funcione correctamente según el diseño?
-El voltaje de fuente (Vbs) necesario es de -3 volts.
¿Cuál es la resistencia calculada para el segmento fuente a suelo (Rs) en el diseño del circuito?
-La resistencia calculada para el segmento fuente a suelo (Rs) es de 5 kilo ohms.
Outlines
🔬 Diseño de Circuito con MOSFET
En este primer párrafo, se aborda el diseño de un circuito utilizando un transistor MOSFET. Se menciona que el transistor debe operar con una corriente de 0.4 mA y un voltaje de 1 V. Se describen las características del MOSFET, incluyendo la umbral de atención de 2 V, el valor de mn por xerox de 20 microamperios sobre voltio cuadrado, y las dimensiones del canal. Se calcula el valor de la resistencia de carga (rd) utilizando la ley de Ohm, y se determina que el transistor opera en la zona de saturación. Finalmente, se calculan dos posibles valores para la tensión de puerta (Vgs), siendo uno de ellos inviable debido a que no permitiría la corriente de drenó en el transistor.
🔍 Análisis de la Zona de Operación del Transistor
El segundo párrafo se centra en determinar la zona de operación del transistor MOSFET. Se analiza si el transistor está en la zona de saturación o en la de tripto, basándose en la relación entre Vds y Vgs. Se concluye que, para que exista corriente de drenó, Vgs debe ser mayor que Vt. Se descarta la opción de Vgs ser igual a 1 V, ya que no permitiría la corriente, y se confirma que Vgs debe ser de 2 V para que el transistor funcione correctamente. Se calcula el valor de la resistencia de fuente (rs) utilizando la ecuación de corriente para el transistor en saturación y se determina que es de 5 kilómetros. Con todos los parámetros calculados, se completa el diseño del circuito.
Mindmap
Keywords
💡Circuitos en corriente directa (DC)
💡Transistor MOSFET
💡Corriente de trén (Id)
💡Voltaje de dren (Vd)
💡Umbral de atención (Vth)
💡Mn por W/L (Proporcionalidad a la geometría del canal)
💡Efecto de modulación de la longitud del canal (λ)
💡Región de saturación
💡Resistencia de fuente-dren (Rds)
💡Ley de Ohm
Highlights
Diseñar un circuito con un transistor MOSFET para operar con una corriente de 0.4 mA y un voltaje de dren de 1V.
El transistor es de tipo NMOS con una tensión umbral (Vth) de 2V.
La constante de mobilidad (μnCox) es de 20 microAmperes por voltio cuadrado.
El largo del canal es de 10 micrómetros y el ancho del canal es de 400 micrómetros.
El efecto de modulación de la longitud del canal (λ) es de 0 para este transistor.
El voltaje de fuente (Vdd) es de 5V y el voltaje de la compuerta (Vgs) es de 0V.
La corriente de dren (Id) se calcula usando la ley de Ohm y la tensión de dren (Vds).
La corriente entre el gate y el resto del transistor no fluye debido a la presencia de un dielétrico.
La resistencia de fuente (Rd) se calcula con la fórmula Vdd - Vds / Id.
La resistencia de fuente (Rd) se determina como 10 kiloohmios.
El transistor opera en la zona de saturación si Vds es mayor o igual a Vgs - Vth + λVds.
La corriente de dren en la zona de saturación se calcula con la fórmula (μnCox * (W/L) * (Vgs - Vth)^2).
Se identifican dos posibles valores para Vgs: 1V y 3V, siendo el segundo el viable para la operación del transistor.
El voltaje de fuente (Vbs) se calcula como Vgs - Vds, resultando en -3V para Vgs de 3V.
La resistencia de fuente (Rs) se calcula con la fórmula Vbs / Id, resultando en 5 kiloohmios.
El diseño del circuito se completa con la identificación de todos los parámetros desconocidos.
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Transcripts
[Música]
en este vídeo vamos a ver algunos
ejemplos de circuitos en corriente
directa con nuestras historias mosfets
bueno en ejercicio aquí nos pide que
diseñamos un circuito con el transistor
mosfet de esta figura de modo que el
transistor opere con una corriente de
tren o de 0.4 mil anders un voltaje de
dren o de un volt donde este transistor
es un transistor de tipo demos vemos que
la atención umbral en va a ser de 2
volts y mn por xerox es igual a 20 micro
amper sobre bolt cuadrado donde el largo
del canal es de 10 micrómetros y el
ancho del canal es de 400 micrómetros
esta lambda significa el efecto de la
modulación de la longitud del canal y
este parámetro en específico va a valer
0 entonces tenemos aquí nuestro
transistor mosfet y vemos que para que
todo esté configurado ya tenemos el
valor
y vd que nos dice el problema que es de
cinco bolsas igual tenemos el valor de
bs s que es igual a menos cinco tenemos
el voltaje del tren o que es de un volt
y lo ponemos acá
nos podemos dar cuenta que el voltaje de
la compuerta va a ser de 0 voltios
puesto que aquí está conectado
directamente con la tierra entonces
podemos decir que mg es igual a 0 bolsa
entonces nos faltaría calcular el
voltaje
de la fuente o bs que no lo sabemos e
igualmente el valor de rd y el valor de
rs estos tres valores en específico
nosotros no lo sabemos y los queremos
calcular bueno primero para obtener el
valor de rd podemos ver que aplicando la
ley d hont tenemos que el voltaje vdd
menos
el voltaje de dre no
sobre la resistencia a rd
va a ser igual a la corriente que pasa
en este caso va a ser la id
aquí nos podemos dar cuenta que entre el
gate y el resto del transistor tenemos
una capa de óxido que es un eléctrico
para evitar que pase la corriente y ve
hacia esta parte porque tenemos un
eléctrico entonces la corriente va a
seguir su camino y va a seguir hasta la
fuente entonces la idea va a pasar
idéntica acá bueno entonces para obtener
el valor de la rb
si nosotros despejamos
vemos que el valor del bede es de 5
volts el voltaje del dren o que no los
da el ejercicio vale un volt sobre la
corriente del dren o la corriente del
dren o que es de 0.4 milán persas
haciendo las operaciones tenemos que el
valor de la resistencia de brno
es de 10 kilos
ahora de estos tres parámetros nada más
nos faltaría calcular el valor de rs y
el valor de bs ahora vamos a determinar
en qué zona o en qué región está
trabajando este transistor en específico
hay dos opciones donde bds es mayor o
igual a bgs menos 20 en este caso el
transistor trabajaría en la zona de
saturación y ahora si el caso fuera de
bds sea menor que bgs menos 20 aquí
estaríamos trabajando en la región del
trío pto
entonces bds es igual a bedi menos bs y
bg ese desigual la vejez menos bs como
tenemos bs de los dos lados lo podemos
eliminar entonces el voltaje del dren lo
que nos da el ejercicio este un bot el
bg el bg es de 0 volts - la tensión
dt que es de 2 wells entonces nos
podemos dar cuenta que el 1 es mayor
al menos dos entonces bds va a ser mayor
o igual a vejez
vete y por lo tanto nosotros estamos
trabajando con esta ecuación que estamos
trabajando en la zona de saturación como
nosotros estamos trabajando en
saturación con este transistor la
ecuación para su corriente del dren o
ósea y me va a ser igual
a esto entonces sabemos que la idea va a
ser 0.4 william pérez
la mn por xerox va a ser 20 micro
amperios
wv el es400 sobre 10
todo esto multiplicando por bcs - vete
el b te va a valer 2 bolsas
bueno simplificando vamos a tener dos
posibles valores de bgc el primero
es de uno y el segundo es de tres y
bueno como sabemos cuál de estos dos
valores de bgc va a ser el correcto para
que siquiera exista una corriente del
dren o en un transistor mosfet
necesitamos forzosamente que el voltaje
de bg s del mismo transistor sea mayor
al bt
entonces podemos ver que en este caso
donde bgs es igual a 1 va a ser menor al
20 y en este otro caso va a ser mayor al
20 en este caso cuando tenemos que ver
que ese 1 es igual a un bolt en este
caso ni siquiera va a existir la
corriente pero en este otro caso donde
bgs es mayor al 20 que es de 2 volts en
este caso sí existe corriente entonces
por lo tanto en este caso no tiene
sentido físico por lo tanto el único wgc
que es viable es este el wgc 2
y bueno ahora ya sabemos el valor de bgc
mg ese va a ser igual a 3 volts entonces
vejez es igual a mg menos bs
como sabemos que nuestro eje vale 0
volts entonces lo eliminamos y bs es
igual a menos 3 bolsa
ahora aplicando la ley de ohm tenemos
que el voltaje ms menos el voltaje bcs
sobre la resistencia de rs va a ser
igual a la corriente y de que pasa por
la resistencia
entonces nuestra resistencia r s va a
ser igual
5 kilos
entonces al encontrar todos los
parámetros que no sabíamos ya terminamos
de diseñar a este circuito
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