Laboratorio

LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ANALÓGICOS
Práctica No.1
CARACTERIZACION DE TRANSISTORES MOS
I. OBJETIVOS

* Estimar los parámetros más representativos de los transistores N-MOS y P-MOS, tales como Va, λ, Vt, ro, gm, W, L y K’.
* Obtener las curvas características de los transistores MOS incluidos en el circuito integrado CD4007.
* Estimar Idss=Id cuandoVgs=Vt.
* Estimar la resistencia dreno-fuente rds del transistor.
* Comparar el comportamiento físico del transistor MOS a través de métodos experimentales y los ofrecidos por modelos matemáticos.


II. INTRODUCCIÓN
Los transistores MOSFET o Metal-Oxido-Semiconductor (MOS) son dispositivos de efecto de campo que utilizan un campo eléctrico para crear una canal de conducción.En la figura se describe la estructura física de un MOSFET de canal N con sus cuatro terminales: puerta, drenador, fuente y substrato; normalmente el sustrato se encuentra conectado a la fuente.

Figura No.1

La puerta, cuya dimensión es W·L, está separado del substrato por un dieléctrico, formando una estructura similar a las placas de un condensador. Al aplicar una tensiónpositiva en la puerta se inducen cargas negativas en la superficie del substrato y se crea un camino de conducción entre los terminales drenador y fuente.
Teniendo en cuenta las características del transistor MOS, se tomaran diversos valores de tensión y corriente, que nos llevaran a la obtención de los parámetros propuestos en los objetivos.

III. ACTIVIDADES DE LABORATORIO

1). TransistorN-MOS:
Vgs

Vds

0
I
N-MOS
CD4007
Vgs

Vds

0
I
N-MOS
CD4007

Figura 1. Esquema transistor N-MOS

Al realizar el montaje de la figura 1, para tres valores de tensión entre puerta y surtidor (Vgs = 2V, 2.5V, 3V) y variando la tensión Vds (entre 0 y 7 volts) se obtuvieron los siguientes valores de la corriente id, como lo muestra la tabla 1:

Tabla 1
Vgs=2V | Vgs=2.5V | Vgs=3V|
Vds 1 | Id [mA] | Vds 2 | Id [mA] | Vds 3 | Id [mA] |
0,15 | 0,076 | 0,157 | 0,155 | 0,162 | 0,222 |
0,5 | 0,189 | 0,434 | 0,46 | 0,329 | 0,483 |
0,8 | 0,204 | 0,606 | 0,527 | 0,667 | 0,832 |
1,07 | 0,214 | 0,843 | 0,568 | 0,813 | 0,915 |
1,268 | 0,22 | 1,113 | 0,583 | 1,211 | 1,006 |
1,572 | 0,23 | 1,407 | 0,598 | 1,488 | 1,028 |
2,049 | 0,245 | 1,75 | 0,61 | 1,725 |1,041 |
2,227 | 0,25 | 2,129 | 0,623 | 1,921 | 1,05 |
2,738 | 0,266 | 2,463 | 0,634 | 2,45 | 1,073 |
3,027 | 0,275 | 2,766 | 0,645 | 2,835 | 1,088 |
3,372 | 0,285 | 3,115 | 0,656 | 3,136 | 1,099 |
3,741 | 0,296 | 3,373 | 0,665 | 3,668 | 1,118 |
4,15 | 0,308 | 4,02 | 0,686 | 4,04 | 1,131 |
4,57 | 0,321 | 4,54 | 0,703 | 4,47 | 1,146 |
5,1 | 0,336 | 5,08 | 0,72 | 5,05 | 1,166 |
6,05| 0,365 | 6,06 | 0,751 | 5,97 | 1,197 |
7,19 | 0,399 | 7,08 | 0,783 | 7,09 | 1,234 |

Se obtuvo la grafica de la curva de corriente Id vs Vds para los tres 3 valores de Vgs, a partir de los datos tabulados en la tabla 1.

Figura 2. Curva Ids vs Vds

Utilizando el método regresión lineal se linealizaron los datos para obtener la tensión VA o voltaje de early (Figura 3).

Figura 3.Linealización para hallar el valor de VA

Tomando la intersección de cada curva característica obtenemos 3 diferentes valores, y promediándolos se obtiene un valor de Va:

6,66 | Va = 2 |
20 | Va = 2,5 |
33 | Va = 3 |
19,8866667 | VA promedio |

Tabla 2

1VA = λ ; λ = 119,88666 = 50,283 [mV-1]

λ = 50,283 [mV-1]

En la tabla 3, se incluye las medidas tomadas a lacorriente ID variando la tensión entre puerta y surtidor Vgs para un valor constante de tensión Vds = 7V.

Con los datos de la tabla 3 obtuvimos la grafica de la curva de corriente ID vs Vgs (Figura 4).

Tabla 3
VGS [V] | ID [mA] | | gm [mA/V] |
1,2 | 0,0029 | | |
1,3 | 0,006 | | 0,133 |
1,4 | 0,014 | | 0,147 |
1,6 | 0,056 | | 0,287 |
1,7 | 0,103 | | 0,420 |
1,8 |...