Testando um MOSFET: Guia Passo a Passo para Avaliação Precisa de Desempenho

Testar um MOSFET é um tipo de transistor que usa tensão para regular o grau de condutividade. Ele pertence aos transistores de efeito de campo.

O nível da tensão aplicada determina a mudança de condutividade do MOSFET. Essa propriedade torna o dispositivo adequado para regular e amplificar sinais da mesma forma que um interruptor.

No entanto, um MOSFET é um dispositivo complexo que também é difícil de configurar. Portanto, testar sua eficácia é um desafio. Se você gostaria de saber como testar um MOSFET, nós o guiaremos detalhadamente.

1. Quando Precisamos Testar um MOSFET?

Figura 1: Partes de um MOSFET

Testar um MOSFET antes de conectá-lo a um circuito é essencial para proteger os outros componentes. Um MOSFET compreende três partes principais. Elas incluem o dreno, fonte e porta. Quando se usa um MOSFET defeituoso, ocorre um curto-circuito do dreno para a porta. Isso é prejudicial ao circuito.

O efeito resultante desse curto pode ser realimentação de tensão do dreno que afeta o terminal da porta também. Após atingir este terminal, a tensão passa ainda mais para o circuito driver através do resistor da porta. Essa transmissão pode resultar em mais danos ao circuito driver. Prevenir tais danos é o motivo pelo qual testar um MOSFET é imperativo antes de usá-lo para evitar danificar todo o circuito.

2. Componentes Necessários para Testar um MOSFET

Figura 2: Um Multímetro Digital

Ao testar um MOSFET, você primeiro precisa reunir os componentes necessários. O MOSFET mais comumente usado é o MOSFET de Canal N, também conhecido como NMOS. O teste do MOSFET de Canal N requer os seguintes elementos:

• Uma fonte de alimentação DC de 5V
• Um medidor – pode ser um ohmímetro ou multímetro com faixa de resistência
• Um multímetro com modo diodo
• Um MOSFET Q1
• Um resistor de 100E
• Um resistor de 10K
• Um resistor de 220E
• Um LED de uso geral
• Um Botão de Pressão (Pushbutton)

3. Como Testar um MOSFET?

Você pode usar duas técnicas principais para testar a eficácia de um MOSFET. Estas incluem: usar um medidor e usar componentes eletrônicos.

Método 1: Usando um Medidor

Figura 3: Um Multímetro Digital

Esta técnica envolve verificar se o MOSFET está funcionando testando com um ohmímetro ou multímetro. Para esta opção, você pode escolher qualquer uma das três maneiras principais a seguir.

• Realizar um teste de diodo. Esta operação requer um multímetro com modo diodo.
• Teste de resistência.
• Você também pode optar por usar um multímetro e ohmímetro em modo diodo

Método 2: Testando um MOSFET – Usando Componentes Eletrônicos

Este método requer a montagem de um circuito de teste para testar se o MOSFET está funcionando apropriadamente.

Figura 4: Uma placa de circuito elétrico

Método 3: Testando um MOSFET – Usando um Medidor

Figura 5: Um Medidor

Testando um MOSFET – Teste de Diodo

Realizar este teste é simples, pois só precisa de um multímetro com modo diodo. Um MOSFET tem um diodo de corpo interno. Portanto, em um NMOS, o diodo de corpo geralmente vai da fonte para o dreno. Neste caso, o ânodo está na fonte enquanto o cátodo está no dreno.

O valor que você obterá depende do tipo de diodo. Quando o MOSFET está em polarização direta, a queda experimentada no diodo é menor em graus variados. Para a maioria dos MOSFETs, a queda direta é aproximadamente entre 0,4V a 0,9V.

Quando um NMOS está em polarização reversa, o diodo opera como um circuito. Um diodo que não lê dentro desta faixa provavelmente está defeituoso. Um diodo que também lê zero no multímetro também está com defeito.

Figura 6: Um multímetro mostrando leitura zero

Os seguintes são alguns dos passos críticos para testar a condutividade de um MOSFET via teste de diodo:

1. Primeiro, certifique-se de que o multímetro está em modo diodo
2. Para o teste do NMOS, conecte a ponta vermelha do multímetro à fonte do MOSFET e a ponta preta ao dreno. Nesta conexão, o diodo de corpo está em modo de polarização direta. Neste modo, o multímetro deve indicar uma leitura entre 0,4V a 0,9V. Se o multímetro mostrar leitura zero ou nenhuma leitura, este MOSFET está com defeito.
3. Inverta as conexões das pontas para criar um circuito aberto. O multímetro não deve dar nenhuma leitura neste modo, já que o diodo agora está em polarização reversa. Se o multímetro indicar qualquer leitura diferente de zero, o dispositivo está com defeito.

Testando um MOSFET – Teste de Resistência

Figura 7: Um Ohmímetro

Quando não há pulso de gatilho no terminal da porta do MOSFET, sua resistência dreno-fonte é alta. O teste de resistência aproveita essa propriedade para testar se o MOSFET está com defeito. Este teste também é fácil e requer apenas um ohmímetro para realizar. Os seguintes são alguns dos passos fundamentais para conduzir o teste de resistência:

1. Um MOSFET bem funcionante deve indicar uma alta resistência dreno-fonte independentemente da conexão das pontas do ohmímetro. A polaridade da conexão é, portanto, inconsequente para o resultado do teste.
2. Você também pode usar um ohmímetro em vez de um multímetro para verificar a resistência dreno-fonte. Coloque o multímetro em modo de resistência para iniciar o teste. Você deve obter uma leitura indicando resistência extremamente alta. A resistência de um MOSFET é tão alta que esta leitura deve estar em megaohms.
3. Compare a leitura obtida com o datasheet do MOSFET. Se você descobrir que o valor da leitura de resistência é menor do que o do datasheet ou zero, está com defeito. O medidor ou ohmímetro deve mostrar a resistência que está no datasheet.

Testando um MOSFET – Usando Ohmímetro e Multímetro em Modo Diodo

Figura 8: MOSFET em uma Placa-mãe

Testar a eficácia de um MOSFET usando este método dispara o terminal da porta do dispositivo. Em troca, isso faz com que a resistência dreno-fonte caia muito. O valor real para o qual essa resistência cai depende do tipo do MOSFET.

Você pode disparar um MOSFET usando um multímetro, pois o medidor tem uma fonte de alimentação, geralmente uma bateria. Portanto, quando você configura o medidor em modo diodo, ele atuará como a fonte de alimentação do MOSFET. No entanto, existem algumas precauções que você precisa tomar.

Você deve garantir que a tensão de limiar do MOSFET não seja muito grande. A tensão de limiar deve estar dentro da faixa do multímetro para desempenho ideal.

Figura 9: Diferentes modelos de MOSFETs

Os seguintes são alguns dos passos-chave ao realizar este teste:

1. Use o teste de resistência para identificar a resistência dreno-fonte. Você deve registrar o valor da resistência dreno-fonte do MOSFET enquanto em condição desligada. Você usará este valor para referência no próximo passo.
2. Dispare o MOSFET. Você fará isso primeiro garantindo que o multímetro esteja em modo diodo. Em seguida, conecte a ponta preta ao dreno do MOSFET e coloque a ponta vermelha na porta por alguns segundos. Este processo disparará a porta, e o MOSFET deve ligar através deste disparo.
3. Usando um ohmímetro, verifique a resistência dreno-fonte do MOSFET. Você deve esperar uma leitura de valor muito baixo no ohmímetro, que tende a zero neste passo. Se você obter tal leitura, o MOSFET está em boas condições.
4. Em seguida, você precisa verificar o datasheet do MOSFET para confirmar a resistência dreno-fonte quando o dispositivo está ligado. Compare o valor do datasheet do dispositivo com sua leitura. Se sua leitura for significativamente diferente do valor do datasheet do dispositivo, o MOSFET é defeituoso. Além disso, se suas leituras forem as mesmas do MOSFET lido no modo fechado, ele tem falhas.
5. Se você descobrir que a leitura quando o MOSFET está em modo ligado corresponde ao valor do datasheet, você precisa fazer mais testes. Primeiro, descarregue o MOSFET curto-circuitando o dreno ou a porta. Você pode usar um dedo ou um fio jumper.
6. Por fim, você precisa testar a resistência dreno-fonte usando a técnica de resistência. Esta leitura deve ser semelhante à leitura anterior do dispositivo em condição desligada. Se não for o caso, o MOSFET está em condição de mau funcionamento.

Método 2: Testando um MOSFET – Usando Componentes Eletrônicos

Este método requer a montagem de um circuito de teste para testar se o MOSFET está funcionando apropriadamente.

Figura 10: Uma placa de circuito eletrônico

Este método garante os resultados mais precisos ao testar a eficácia de um MOSFET. Você precisará, no entanto, montar um circuito primeiro usando estes passos:

1. Crie um pulso de gatilho da porta. O LED conectado à carga mostrará se o MOSFET está ligado ou desligado.
2. Quando o circuito estiver operacional, a resistência porta-fonte do MOSFET atuará como resistência pull-down. Também amortecerá o MOSFET contra danos através da descarga da capacitância parasita do MOSFET.
3. Inicialmente, quando o botão estiver no estado normal, a resistência dreno-fonte será muito alta. Assim, o LED deve permanecer desligado neste estado, mostrando que o MOSFET está desligado. Se o LED estiver ligado, este MOSFET é defeituoso.
4. Quando você pressionar o botão, a resistência dreno-fonte cairá para níveis muito baixos. Deve fazer o LED acender, indicando que o MOSFET está ligado. Se o LED permanecer desligado enquanto o MOSFET está ligado, o MOSFET é defeituoso neste modo.
5. Quando você soltar o botão, você interromperá o circuito, e assim o LED deve apagar. Se, após soltar o controlador, o LED permanecer aceso, este MOSFET também é defeituoso.

Figura 11: Componentes para testar um MOSFET

Existem várias precauções que você precisa tomar ao testar um MOSFET. Elas incluem:

1. Você deve garantir que a fonte de alimentação de entrada seja maior ou equivalente à tensão de limiar do MOSFET.
2. Você também não deve exceder a tensão de dreno e porta do MOSFET acima da tensão de ruptura.
3. O LED que você está usando requer aproximadamente 20 mA. Você deve, portanto, escolher um resistor limitador de corrente adequado para alimentar o LED.
4. Você deve sempre usar uma resistência porta-fonte em suas conexões. Isso ajudará a evitar ruído na porta, além de facilitar a descarga da capacitância parasita do dispositivo.
5. Você também deve sempre usar uma faixa baixa de resistores no gate do MOSFET. Deve ser aproximadamente entre 10E a 500E.
6. Por fim, ao testar via técnica de circuito de teste, certifique-se de usar o circuito de comutação low-side. Caso contrário, o MOSFET não funcionará.

Conclusão

Como destacado neste artigo, você precisa testar se um MOSFET é defeituoso antes de usá-lo. Um defeituoso pode potencialmente trazer muitos problemas ao circuito.

Apresentamos todos os insights críticos sobre teste de MOSFET. Assim, você é livre para usar qualquer uma das técnicas acima. Qualquer um desses métodos deve funcionar para você efetivamente sem problemas. Também estamos comprometidos em fornecer conselhos especializados sobre MOSFETs e outros dispositivos eletrônicos. Entre em contato conosco, e nossa equipe de especialistas responderá às suas consultas no menor tempo possível. Estamos aqui para ajudar.

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Vídeo: Testando um MOSFET