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Punto lavoro N MOS ?

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 22 ott 2012, 9:36

Ciao.

Devo risolvere questo esercizio ma... sinceramente mi sono accorto che ho un bel po di dubbi sui MOS.




Il MOS in questione è questo

Ad una prima occhiata mi sono detto: il MOS dovrebbe trovarsi in zona di saturazione. Canale strozzato....
Questo perché la V_{GD} è maggiore della V_{GS} _{th} di soglia.

Il problema è: come faccio a risolvere il circuito per trovare Vr?

Ho provato a farci una pensata e mi sono detto:
Se il MOS è in saturazione, quindi funziona come generatore di corrente, ho che
I_{DS}  = K \cdot (V_{GS}  - V_t )^2

Poi scrivo l'altra equazione:
I_{DS}  \cdot 10 + V_{GS}  = 5

Ho due equazione e due incognite (Vgs e Id).
Il problema è: quanto vale K per quel MOSFET??

Spero in qualche dritta...

Ciao e grazie
Stefano
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[2] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 22 ott 2012, 10:40

Potresti trovare un valore approssimato di K dalle caratteristiche di figura 5 e figura 7. Che il punto di lavoro trovato sia poi realistico, è questione di fede :-P
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[3] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 22 ott 2012, 11:32

DirtyDeeds ha scritto:Potresti trovare un valore approssimato di K dalle caratteristiche di figura 5 e figura 7. Che il punto di lavoro trovato sia poi realistico, è questione di fede :-P


Ahia! Sinceramente non saprei come...

Intanto, continuando a studiare spero di non dire una stupidata dicendo che, sempre in saturazione, un MOS ha questa relazione della Id:

I_D  = I_{DSS}  \cdot \left( {1 - \frac{{V_{GS} }}{{V_{TH} }}} \right)^2

Effettivamente vedo che nel data sheet, un valore di Idss mi viene dato... o meglio due, uno a 25°C e uno a 150°C ma che tra tipico e max hanno una escursione pazzesca!

Se mi date Ok, dite che posso risolvere questo sistema:

I_D  = I_{DSS}  \cdot \left( {1 - \frac{{V_{GS} }}{{V_{TH} }}} \right)^2
I_D  \cdot 10 + V_{GS}  = 5

Con Idss, Vth noti?

Ciao e grazie!
Stefano
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[4] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 22 ott 2012, 12:25

Secondo me, la I_\text{DSS} fornita nel data sheet ha poco a che fare con quella della tua caratteristica, perché è dominata (ad alte temperature) dalla corrente inversa del diodo che c'è tra drain e source. Il modello che usi è un modello per il MOS "interno" (quindi non tiene neanche conto delle resistenze di bulk, che diventano importanti ad alte correnti).
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[5] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 22 ott 2012, 12:54

Ok, grazie (quante cose che ho ancora da "scoprire" sui MOS).

Allora provo a cercare di ricavare una idea del K come mi hai scritto prima.

Ciao
Stefano
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[6] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 22 ott 2012, 14:55

Guarda il grafico di figura 7: prendendo per esempio V_\text{GS1} \approx 3\,\text{V} e V_\text{GS2} \approx 4\,\text{V} hai le corrispondenti correnti I_\text{DS1} \approx 7{,}5\,\text{A} I_\text{DS2} \approx 40\,\text{A} (a 25 °C). Di qui, imponendo

I_\text{DS1} = K (V_\text{GS1} - V_\text{T})^2

e

I_\text{DS2} = K (V_\text{GS2} - V_\text{T})^2

puoi ricavare K\approx 13\,\text{A}/\text{V}^2 e V_\text{T}\approx 2{,}2\,\text{V}. Tenendo conto del grafico di figura 5 potresti anche tenere conto della modulazione del canale da parte della VDS.

Nota: quando avrai trovato il punto di lavoro, chiediti che dispersione può avere ;-)
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[7] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 22 ott 2012, 17:00

Ciao.
Grazie per aiuto.

Tieni presente che ho anche già fatto la prova "pratica" con il MOS in questione ma con una 1 ohm sul source al posto di 10.

Ho ottenuto (ACCENDENDO IL MOS SOLO PER UN BREVE TEMPO DI 10ms) un valore di tensione sulla 1 ohm di 2.6V (quindi una Id di 2.6A).

Cosi:


Ora vorrei "poter dimostrare" questa cosa per capire se mi può sfuggire qualcosa.

Infatti quello che capire è quale è il tempo massimo che posso tenere acceso il MOS se il suo carico (quello collegato tra DRAIN e 24Vdc), fosse in corto all'accensione del MOS per evitare che si rompa.

Quindi scoprendo quanta corrente passa durante il momento della accensione poi posso calcolare l'energia che deve dissipare in quel tempo e quindi vedere se il MOS tiene o meno...

A parte l'applicazione però ti chiedo:

la legge che hai usato:

I_\text{DS1} = K (V_\text{GS1} - V_\text{T})^2

non è la relazione tra Id e Vgs in zona saturazione? Invece il grafico a cui l'hai applicata per trovare il K è quello della zona triodo?

Sbaglio?

Eventualmente da quello che sto studiando in giro, vedo che in zona triodo la legge è:
{\rm I}_{\rm D}  = 2k(V_{GS}  - V_{TH} )V_{DS}

(trascurando il termine quadratico della Vds)

e quindi potrei usare il tuo stesso metodo con questa relazione e considerando Vds 6V che è quella per i quali sono dati i grafici in fig 7 del data sheet.

Dici che può andare?

Ciao
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[8] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 22 ott 2012, 17:06

Ste75 ha scritto: Invece il grafico a cui l'hai applicata per trovare il K è quello della zona triodo?


Perché della zona triodo? La figura 7 è in zona saturazione...
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[9] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 22 ott 2012, 17:11

DirtyDeeds ha scritto:
Ste75 ha scritto: Invece il grafico a cui l'hai applicata per trovare il K è quello della zona triodo?


Perché della zona triodo? La figura 7 è in zona saturazione...


Ah, scusa... :oops: :cry: torno a studiare un po... :oops:
Intanto faccio il conto con il k che mi hai suggerito e vedo se le cose "tornano".

Grazzzzie!
Stefano
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[10] Re: Punto lavoro N MOS ?

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 22 ott 2012, 19:29

Ste75 ha scritto:Infatti quello che capire è quale è il tempo massimo che posso tenere acceso il MOS se il suo carico (quello collegato tra DRAIN e 24Vdc), fosse in corto all'accensione del MOS per evitare che si rompa.


Tieni conto che, come ti ho accennato nei messaggi precedenti, la dispersione dei parametri del MOS rende piuttosto incerto il calcolo di questa potenza, cerca di fare una stima conservativa.
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