Power FETs ou Power MOSFETS são FETs especiais projetados para conduzir altas correntes sob regime de altas tensões.
Esses FETs são encontrados em muitas aplicações modernas no controle de motores, solenóides e outras cargas de alta potência.
A estrutura e o princípio de funcionamento do MOSFET de potência é a mesma dos MOSTFETs comuns exceto pela sua alta capacidade de controle.
Assim, as principais diferenças estão no tamanho da pastilha de material semicondutor de silício e no processo de fabricação.
A principal vantagem encontrada no emprego dos Power MOSFETs em muitas aplicações está no fato de que, quando conduzindo eles apresentam uma resistência extremamente baixa entre o dreno e a fonte (chamada Rds).
Como o dispositivo praticamente não tem resistência ao conduzir, a quantidade de calor que ele dissipa é mínima.
Esse fato permite que ele controle correntes muito intensas praticamente sem dissipar calor. MOSFETs de potência comuns podem controlar correntes de dezenas e até centenas de ampères dissipando um mínimo de calor.
Na figura 1 temos os símbolos adotados para representar os dois principais tipos de MOSFETs de potência assim como os aspectos.
Como qualquer outro componente de potência, os MOSFETs de alguns tipos precisam ser montados em radiadores de calor.
No entanto, existem alguns tipos muito pequenos para montagem em superfície que dispensam este recurso.
Os Power MOSFETs são especificados por um número de fábrica. De posse deste número, consultando manuais ou folhas de dados podemos chegar as especificações. As principais são:
a) Máxima tensão entre dreno e fonte (Vds)
É a máxima tensão que o transistor pode manusear sem queimar. Para os tipos comuns está entre 20 e 600 V. Esta especificação também pode ser dada como Vds(max).
b) Máxima corrente de dreno (Id)
É a máxima corrente que pode atravessar o componente quando em operação.
Os MOSFETs de potência mais comuns podem controlar correntes de 1 a mais de 100 A .
c) Potência de dissipação (Pd)
É a potência máxima que o componente pode dissipar. Existem tipos comuns que chegam a mais de 200 W.
d) Resistência entre dreno e fonte (Rds)
Trata-se da resistência que o componente apresenta a plena condução (on).
Esta resistência é muito importante, pois determina a quantidade de calor que o componente vai dissipar numa aplicação.
Quanto menor for o valor da Rds(on) de um MOSFET de potência mais eficiente ele é no controle de correntes elevadas.
Tipos comuns podem ter uma resistência entre dreno e fonte menor que 0,01 ohms. Muitos equipamentos modernos usam MOSFETs de potência para o controle de motores, solenóides e outras cargas de alta corrente.
Como os demais transistores também podemos encontrar os MOSFETs de potência operando no modo linear na amplificação de sinais. Na figura 2 temos uma configuração típica em que estes componentes são usados.
Nela usamos transistores de efeito de campo complementares, cada qual amplificando metade do semiciclo do sinal de áudio.
Com essa técnica obtém-se uma amplificação de muito alta potência com pequena distorção.
Esse tipo de circuito é encontrado em amplificadores de áudio de alta qualidade. MOSFETs de potência, principalmente da série IRF podem ser obtidos com relativa facilidade nos fornecedores comuns. Outra aplicação é mostrada na figura 3
Observe que, quando uma tensão positiva é aplicada à comporta de um MOSFET de canal N, ele conduz intensamente a corrente alimentado o dispositivo que está ligado no seu dreno.
Do livro “Curso de Eletrônica – Eletrônica Analógica” de Newton C. Braga
Ver também:
• MOSFET (437)
• Transistores (49)
• Transistores de efeito de campo (435)
• Semicondutores (175)
• Campo elétrico (20)
• Transcondutância (438)
