Mosfet come Interruttore

[Daemian]

Ciao a tutti,
sto preparando l'esame di Elettronica, ma non riesco a capire il motivo per il quale è necessario che un Mosfet che lavori come interruttore debba trovarsi nella "zona di triodo" quando è acceso (cioè ha una tensione al Gate superiore a quella di threshold). So che la corrente di drain in saturazione non dipende dalla tensione Vds (trascurando l'effetto di modulazione della lunghezza del canale), contrariamente a quanto avviene nella zona di triodo, ma non mi sembra un motivo valido. Analizzando la caratteristica di trasferimento in tensione del Mosfet ho notato che nella zona di triodo il guadagno è molto basso, quasi nullo (quindi in uscita si avrebbe lo stesso segnale in ingresso)...è questo il motivo?
Grazie

[g.schgor]

Segnalo questo che ritengo utile alla comprensione pratica
del comportamento di un Mosfet.

[angel99]

che lavori come interruttore

Domandati cosa contraddistingue un interruttore. Stato spento, resistenza molto elevata. Stato accesso resistenza molto contenuta. Indipendenza di questi fattori dalla tensione e dalla corrente di funzionamento.

Ora guarda il grafico delle caratteristiche di un mosfet e individua in quale zona la caratteristica è simile a quella di un resistore di bassissimo valore quando la tensione di gate è superiore a quella di soglia, e a quella di un resistore di altissimo valore quando la tensione di gate è inferiore a quella di soglia.

Quale delle due, triodo o saturazione, segue questo andamento?

[gotthard]

EDIT: ho cancellato il messaggio, visto che rispondeva alla domanda di angel99 rivolta all' OP!

Visto che ormai l' ho scritto, lo posterò dopo la sua risposta, in modo da non influenzarlo!

Sorry angel99!

[Daemian]

Analizzando la caratteristica di trasferimento (cioè il grafico in cui è tracciata la V di uscita Vds in funzione di quella di gate) noto che per una tensione di gate inferiore a quella di soglia la tensione di uscita è pari alla tensione sul Drain. Non scorre corrente, non c'è caduta di tensione su un'eventuale resistenza di drain e quindi il dispositivo lavora come un interruttore aperto.
Lo stato di interruttore chiuso, invece, comporta che al variare della tensione di ingresso quella di uscita resti quasi costante (a causa della piccola resistenza offerta) e quindi richiama la forma piatta caratteristica della zona di triodo (dove, inoltre, si ha una corrente diversa da zero).
Ci siamo no?!
Grazie a tutti per le risposte!

[angel99]

La zona che hai individuato è corretta (triodo). Ma la descrizione è un po' confusa. Perché non disegni due circuiti?

- Un generatore, un resistore ed un interruttore meccanico. Quando chiudi l'interruttore, hai circolazione di corrente.

- Un generatore, un resistore ed un mosfet. Quando applichi tensione al gate, hai circolazione di corrente.

Poi tracci una curva di carico sulle caratteristiche del mosfet e vediamo dove cadono i punti di lavoro.

[gotthard]

Bene..ora posso ripostare il messaggio eliminato in [4]:

Allora, un interruttore ideale presenta una resistenza infinita quando è aperto, e una resistenza nulla quando è chiuso; un mosfet usato come interruttore dovrà cercare di avvicinarsi il più possibile a queste caratteristiche.

La fase di interruttore aperto è ben approssimata dalla zona di interdizione, per la quale si ha corrente di Drain quasi nulla, visto che si ha una resistenza tra Drain e Source dell' ordine di .

La fase di interruttore chiuso è ben rappresentato dalla zona triodo, visto che si ha un comportamento approssimabile con un resistore (infatti, è detta anche zona ohmica, o lineare) di basso valore (anche dell' ordine dei ).

In saturazione, il comportamento è quello di un generatore di corrente pilotato dalla tensione , quindi, lo puoi vedere come un amplificatore, e non come un interruttore.