Elétrica

Como funciona o MOSFET na prática

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 12/12/2021
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Você sabe o que é MOSFET e pra que ele serve?

Nesse artigo, você vai descobrir como funciona o MOSFET e porque ele ainda é muito utilizado em circuitos analógicos e digitais.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo. Nele você vai aprender sobre:

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O que é MOSFET

A palavra MOSFET é a sigla em inglês para “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”.

Isso significa que o MOSFET é um transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico.

Resumindo, o MOSFET pertence a uma classe especial de transistores de efeito de campo em circuitos digitais ou analógicos.

Para que serve o transistor MOSFET

O transistor MOSFET é muito utilizado para amplificar o sinal enviado pela unidade principal para alimentar os alto-falantes de equipamentos eletrônicos.

Neste caso, por exemplo, o MOSFET consegue amplificar o sinal e resultar em uma maior potência do som que será reproduzido.

Além do aumento de potência do alto falante, o MOSFET pode contribuir para melhor a qualidade do áudio que será reproduzido.

Porque usar o MOSFET

O MOSFET é um tipo de transistor que possui uma rápida comutação e é muito importante porque se torna especial para altas frequências.

Além disso, é um componente muito usado em eletrônica e potência devido a sua habilidade de suportar altas correntes.

Isso significa que no exemplo acima do alto falante, seria possível evitar possíveis problemas como distorções do alto falante e melhorar no geral a eficiência sonora deste aparelho.

Onde usar o transistor MOSFET

O MOSFET está presente em vários aparelhos que usamos no nosso dia a dia.

Neste caso, podemos citar aparelhos como rádios, MP3 players, rádios para automóveis e caixas amplificadas.

Além disso, também é possível encontrar o MOSFET em sons residenciais, computadores, e vários outros aparelhos eletrônicos.

Como funciona o transistor MOSFET na prática

O transistor é um dispositivo semicondutor de três camadas, muito utilizado na construção de chips eletrônicos para as mais variadas aplicações.

Geralmente ele é composto principalmente de silício ou germânio e muito usado em processos de amplificação e produção de sinais e em operações de chaveamento.

A grande vantagem do uso do MOSFET é que o circuito opera de forma mais eficiente e neste caso, menos calor é gerado, sendo assim, mais potência pode ser transferida para a saída.

E na prática, o MOSFET é composto de um canal de material semicondutor, e você pode conferir na imagem abaixo a estrutura simplificada de um MOSFET

O MOSFET é constituído de camadas P e N, sendo caracterizado como transistor MOSFET de canal N e de canal P.

Transistor MOSFET de canal N e de canal P

Dependendo da polaridade dos materiais semicondutores usados podemos ter MOSFET de canais N ou P.

Na imagem abaixo, é possível conferir o funcionamento do MOSFET canal P e o MOSFET canal N.

Neste caso, eles são muito parecidos, mas o transistor MOSFET de canal P possui a polaridade de tensão e o sentido de corrente são invertidos em relação ao transistor de canal N.

Terminais do transitor MOSFET

No MOSFET temos também o terminal de comporta que é uma camada de polisilício colocada sobre o canal, mas separada deste por uma fina camada de dióxido de silício isolante.

Esse tipo de transistor MOSFET tem em sua estrutura três terminais, sendo eles o Dreno (D), a Fonte (F) e a Porta (P).

Mas também pode ser visto em circuitos como o Drain (D), Source (S) e Gate (G) em inglês.

Funcionamento do transistor MOSFET

Quando uma tensão é aplicada entre os terminais comporta (gate) e fonte (source), o campo elétrico gerado penetra através do óxido e cria uma espécie de “canal invertido” no canal original abaixo dele.

Assim, ele cria um condutor através do qual a corrente elétrica possa passar.

Além disso, ao variar a tensão entre a comporta e a fonte, a condutividade dessa camada é modulada e é possível controlar o fluxo de corrente entre o dreno e a fonte.

Transistor MOSFET na eletrônica

Na eletrônica este componente é predominantemente utilizado como interruptor, então, ele consegue conduzir ou bloquear a passagem de corrente no circuito eletrônico.

Ele é semelhante ao diodo, mas a diferença, que influencia muito na escolha dos componentes, está no terminal do Gate (G).

Logo você consegue controlar esse componente chaveando-o como você desejar.

Além disso, uma fina película de óxido de metal isola a região de comporta da região do canal que liga o dreno à fonte.

Tipos de transistor MOSFET

Existem vários modelos de MOSFET e neste caso vamos classificá-los em tipo de MOSFET comum e o MOSFET SMD.

Podemos identificá-los como Mosfet canal N e Mosfet canal P, e além da opção comum também encontramos a variação SMD de mosfets, a qual é muito usada em placas de circuito impresso.

Tipo de transistor MOSFET comum

O tipo de MOSFET comum é muito utilizado em equipamentos eletrônicos para amplificar sinais.

Esse tipo de MOSFET é encontrado em amplificadores de áudio pois ele dá o retorno de um maior potencial para reproduzir o som além de influenciar na qualidade do áudio.

Além disso, esse tipo de MOSFET também ajuda a evitar distorções e também contribui para uma melhor eficiência sonora do aparelho.

Mas também temos o tipo de MOSFET SMD para chips eletrônicos, confira abaixo.

Tipo de transistor MOSFET SMD

O tipo de MOSFET SMD é muito utilizado na construção de chips eletrônicos.

Esse tipo de MOSFET SMD possui uma variedade muito grande de aplicações que podem ser usadas.

Um bom exemplo é a utilização do MOSFET SMD em processos de amplificação e produção de sinais e em operações de chaveamento.

O MOSFET canal N é muito utilizado na área de eletrônica e ele tem características parecidas com o transistor NPN, sendo a entrada do Gate positiva.

Como testar o transistor MOSFET

Para realizar o teste do transistor MOSFET foi utilizado um multímetro e para este exemplo o encapsulamento mais comum, o TO-220.

Para outros encapsulamentos, é importante consultar o datasheet do fabricante para saber a posição correta dos pinos.

O teste foi dividido em 3 passos sendo o primeiro passo para testar os terminais do dreno, o segundo passo para testar o MOSFET.

E no último passo foi realizado o teste do MOSFET desligando, vamos conferir abaixo o passo 1.

Passo 1: Teste dos terminais Dreno – Source.

Ajuste o multímetro para a função “diodo” e em seguida conecte as pontas conforme a figura abaixo.

Se o multímetro medir um valor entre 0,3V e 0,7V no sentido direto e OL. Ou 1—- no sentido reverso, está indicando que o MOSFET está bom.

Agora o próximo passo será verificar se o MOSFET está acionando, ou seja se ele está ligando e desligando.

Passo 2: Teste do transistor MOSFET Ligando.

No segundo passo, vamos verificar se o transistor MOSFET está ligando.

Neste caso, o problema deste teste é que a maioria dos MOSFET só liga com um mínimo de 4,0 V no Gate.

Mas a maioria dos multímetros digitais só geram tensões em torno de 2,0 V.

Por isso, para resolver esse problema, vamos utilizar dois capacitores para duplicar esta tensão.

Neste caso, foi conectado dois capacitores em série com um resistor de 100kΩ, como pode ser visto na imagem abaixo.

Em seguida, com o multímetro na posição de diodo, carregue o primeiro capacitor e aguarde até que o multímetro indique leitura máxima (OL ou 1—-).

E com o multímetro na posição de diodo carregue o segundo capacitor e aguarde até que o multímetro indique leitura máxima (OL ou 1—-).

Agora verifique se a tensão obtida no conjunto é maior que 4,0 V, porque para ligar o MOSFET, é preciso inserir uma tensão maior que 4,0 V entre os terminais Gate e Source do transistor.

Neste caso, é importante ficar atento a polaridade, isso significa que a tensão positiva deve ser para Canal N e negativa para Canal P.

Para facilitar o entendimento, confira a imagem abaixo.

Agora desconecte os capacitores do MOSFET e verifique se mesmo depois de retirada a tensão entre Gate e Source, o MOSFET continuará ligado.

Para verificar se o MOSFET ligou, teste os terminais entre Dreno e Source com um multímetro na posição de diodo, conforme a figura a seguir:

Então, se a tensão for próxima de 0V indica que o transistor ligou, pois existe condução entre os terminais, e vamos para o próximo passo.

Passo 3: Teste do transistor MOSFET Desligando

Nesse último passo, vamos fazer o teste para desligar o MOSFET, e neste caso, basta colocar um curto entre Gate e Source.

E para verificar se o MOSFET desligou, é importante testar os terminais Dreno-Source com um multímetro na posição de diodo, como pode ser mostrado na imagem abaixo.

Portanto, se o multímetro marcar OL. ou 1, isso indica que o MOSFET desligou, pois não ocorre condução entre estes terminais.

O mercado de criptomoedas e o MOSFET

Nos últimos meses os preços de componentes elétricos e eletrónicos como o MOSFET disparam no mercado internacional.

Além disso, algumas fabricantes tiveram problemas devido a falta e a escassez desses componentes e outras tiveram que interromper a produção.

Mas porque esses componentes estão em falta no mercado, é o que vamos explicar agora.

A importância do MOSFET na placa de vídeo

Os transistores MOSFET são essenciais para controlar a corrente e tensão elétrica em placas de vídeo e placas mãe, veja na imagem abaixo.

As placas de vídeos são muito usadas para jogar videogames e conseguir um desempenho melhor ao reproduzir jogos mais pesados.

E também são utilizadas por empresas para executar diversas funções como softwares que demandam muito processamento visual.

Mas nos últimos anos essas placas estão sendo usadas por pessoas e empresas em todo o mundo para minerar moedas como o Bitcoin e outras criptomoedas.

Mas então porque o preço dos componentes eletrônicos dispararam no mercado.

Porque o MOSFET está ficando caro

O aumento dos componentes eletrônicos podem estar ligados à dificuldade que os fabricantes estão sofrendo para manufaturar esses componentes.

Mas também devido a alta demanda de placas de vídeo e outras peças, segundo a matéria publicada no site Adrenaline sobre o impacto das criptomoedas

E devido às grandes oportunidades deste novo mercado, esses mineradores de criptomoedas estão cada vez mais dispostos a pagar mais caro por esse tipos de placas ou GPUs.

Isso significa que pode ter contribuído diretamente para a inflação dos preços de hardware, e principalmente os preços cada vez menos atrativos para o consumidor comum.

Qual é o preço do MOSFET

É importante destacar que o transistor MOSFET não é um componente muito caro no mercado.

Mas levando em consideração a situação atual de escassez de componentes elétricos e eletrônicos é possível encontrar uma grande oscilação de preços.

E essa oscilação de preços tem durado bastante devido aos problemas citados acima e tem crescido também devido ao impacto da crise de saúde global.

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