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Informe Laboratorio 3: Estimación k’, Vth, γ y Λ
Marco Aurelio Narvaez, Jhon Perez
Universidad Industrial de Santander
Escuela de Ingenierı́as Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones
Fundamentos de Circuitos Analógicos
Abstract—En el siguiente informe, se presenta una comparación de las curvas caracterı́sticas de MOSFETs tipo P y
tipo N y los parámetros que los identifican.
I. I NTRODUCCI ÓN
No existe una medida 100% exacta sobre los parámetros
que caracterizan un MOSFET, realizando barridos de tensiones
especı́ficas y usando ciertos arreglos de los mismos podemos
aproximar estas medidas.
II. C ONCEPTOS PREVIOS
Figura 2:
iD vs vGS
B. iD vs VDS N.
En este caso tomamos medidas para obtener una gráfica de
iD vs vDS, para un arreglo en el cual se variaba el VGS.
Analizaremos el circuito de la Figura 1, el cual es un
amplificador NMOS que tiene expuesta su conexión a cuerpo,
permitiendo ası́ una variación de la tensión en este además de
tener un arreglo que permite expresar la corriente escalada un
factor R en forma de tensión:
Figura 3:
iD vs vDS para NMOS
Podemos observar en la gráfica de la Figura 3 los distintos
valores de VGS elegidos para ser medidos a fin de comprobar
el comportamiento del Mostet. Graficas obtenidas gracias a la
variación de vDS.
Figura 1:
Arreglo para la primera parte de la práctica
Para hallar el valor real aproximado de la corriente, bastará
con dividir la tensión en 1khom.
C. iD vs VDS P.
De igual forma, usando el circuito propuesto en la práctica
obtenemos los resultados en la Figura 4:
III. ACTIVIDADES DE LABORATORIO
A. iD vs Vg.
Tomamos medidas de forma diferente a como lo exigı́a la
guı́a porque era difı́cil conseguir variar el VG de forma efectiva,
ası́, los datos tomados por medio del Osciloscopio se pasaron
a la herramienta de MATLAB para realizar un gráfico X-Y y
obtener la gráfica de la Figura 2:
Figura 4:
iD vs vDS para PMOS
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De igual forma se aprecia en las gráficas que se usaron
los mismos valores de variación de tensión a fin de poder
comprobar y hacer comparaciones con el NMOS.
IV. AN ÁLISIS DE LOS DATOS.
VI. C ONCLUSIONES
•
•
A. Cálculo del K y Vth.
De la guı́a, podemos ver que con hallar√la pendiente de las
gráficas que obtenemos, tenemos m = k , donde m es la
pendiente de cada una de las gráficas. Procedemos a hallar
esta, de la siguiente forma:
•
Elegimos dos puntos (x1; y1) y (x2; y2). Siendo estos x1
= 4; y1 = 7.8, x2 = 6, y2 = -6.4
•
m=
•
m = 141.6 =
x2−x1
y2−y1
√
k por lo tanto K = 11.89
Para calcular Vth, simplemente
sabemos que el punto de
√
intersección es Vt h ∗ k , ası́, tomando -10V como punto
de intersección, I1 hallamos Vt h = √I1k = 0.84V para una
tensión de 15.03V.
B. Cálculo de γ .
Usando los cálculos previamente descritos, hallamos un
nuevo valor de Vth al que llamaremos Vth2.
Haciendo estos cálculos, tenemos V th1 = 0:49 para el valor
de VSB=6.15
Ası́ modificamos la fórmula para hallar el Vth como resultado
teniendo:
√
2 + 2∗0.3−V th1
γ = V th√
2∗0.3+VS B
Ası́ obtenemos.
1
γ = 0.28V 2
C. Cálculo de Λ .
•
Para el MOSFET tipo N:
En la Figura 3 hallamos la pendiente de la recta en la parte
de saturación.
x1 = -11.96; y1 = 0.004192, x2 = -7.96, y2 = -0.004152
Hallamos entonces r0 = 100k, con el valor de la corriente
en ese punto ( ID = 4mA), y mediante la relación:
γ = ID1∗ro
Hallamos ası́ el factor de modulación de canal:
Λ = 0.0025V − 1
Por un procedimiento similar, con r0 = 80k, ID =
3.12mA y λ = 0.0027V − 1
V. O BSERVACION
Para el análisis en Matlab, se realizaron modificaciones
consideradas adecuadas para poder realizar y comprobar los
valores de forma correcta.
•
Para el análisis de los parámetros de un MOSFET es mejor
realizarlo de forma cualitativa por medio de las gráficas
y la variación de parámetros, de esta forma caracterizar
el mismo.
Debido al ruido al realizar la medida, las gráficas obtenidas
directamente del osciloscopio no son completamente
precisas.
Por medio del convertidor de corriente a tensión, podemos
obtener graficas de tensión vs corriente en un Osciloscopio.
Es necesario recordar que el resultado es inverso, ası́ que
tener en cuenta lo mismo para realizar los cálculos de
forma correcta.
R EFERENCIAS
[1] CHARLES, A & SADIKU, M. Fundamentos de Circuitos Eléctricos.
McGraw Hill. 2006.
[2] SEDRA, A & SMITH, K. Circuitos Microelectrónicos. McGraw Hill.