Panduan Lengkap Mencari Persamaan MOSFET untuk Analisis Sirkuit Elektronik

Dalam dunia teknologi elektronik, MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) adalah komponen yang penting dalam desain dan analisis sirkuit. Memahami dan menemukan persamaan yang akurat untuk MOSFET adalah langkah krusial dalam mengembangkan sirkuit yang efisien. Sobat, artikel ini bertujuan untuk memberikan panduan yang mendalam tentang cara mencari persamaan MOSFET dengan rincian persamaan model yang digunakan dalam berbagai kondisi operasional dan disertai contoh soal agar sobat lebih mudah memahaminya.

Langkah-langkah Mencari Persamaan MOSFET

1. Identifikasi Model MOSFET

   • Langkah Pertama, identifikasi model MOSFET yang sesuai dengan aplikasi dan kondisi operasional sirkuit Sobat. Beberapa model yang umum digunakan termasuk model Ebers-Moll untuk MOSFET bipolar dan model SPICE untuk MOSFET field-effect.
     
     Selain itu, model-model spesifik seperti MOSFET K7A65D atau MOSFET 7N65 juga perlu diperhatikan dengan membaca datasheet. Pastikan Sobat memilih model yang paling sesuai dengan kebutuhan spesifik dan merujuk pada datasheet komponen untuk detail lebih lanjut.

2. Pahami Kondisi Operasional

   • Sobat perlu memahami kondisi operasional MOSFET dalam sirkuit. Hal ini melibatkan pemahaman tentang tegangan dan arus yang diterapkan pada terminal gate (G), source (S), dan drain (D) MOSFET. Bila perlu sobat bisa membaca teori lengkap mosfet disini.
     

3. Gunakan Persamaan Model

   • Untuk MOSFET jenis enhancement-mode, persamaan umum yang digunakan adalah persamaan mode aktif (active-mode):
     
     
     di mana :
     • $I_D$ adalah arus drain-to-source.
     • $K$adalah konstanta transkonduktansi atau parameter muatan transkonduktansi.
     • $V_{GS}$ adalah tegangan gate-to-source.
     • $V_{th}$ adalah tegangan ambang atau tegangan gate-source threshold.
     • $V_{DS}$ adalah tegangan drain-to-source.

4. Substitusi Nilai

   • Sobat bisa mensubstitusikan nilai-nilai tegangan dan arus yang relevan ke dalam persamaan model untuk mendapatkan persamaan yang sesuai dengan kondisi operasional yang sedang dianalisis.

5. Simpulkan dan Evaluasi

   • Setelah mendapatkan persamaan yang sesuai, Sobat dapat menyimpulkan karakteristik operasional MOSFET dalam sirkuit tersebut dan mengevaluasi apakah hasilnya sesuai dengan harapan.

6. Koreksi dan Iterasi

   • Jika hasilnya tidak sesuai atau diperlukan penyesuaian lebih lanjut, lakukan koreksi atau iterasi pada analisis dan persamaan untuk mencapai solusi yang akurat.

7. Konsultasikan Lembar Data

   • Selalu merujuk pada lembar data MOSFET untuk memverifikasi persamaan yang ditemukan dan memastikan kesesuaian dengan spesifikasi produsen.

Contoh Soal: Misalkan Sobat memiliki MOSFET enhancement-mode dengan parameter berikut:

• $K=0.5mA\mathrm{/}{V}^2$
• $V_{th}=2V$
• $V_{DS}=5V$
• $V_{GS}=3V$

Hitunglah arus drain-to-source $I_D$ yang mengalir melalui MOSFET menggunakan persamaan model yang diberikan di atas.

Kunci Jawaban :

$$\begin{array}{rl}{I}_D& \\ & =K\cdot [(V_{GS}-V_{th})\cdot V_{DS}-\frac{V_{DS}^2}{2}]\\ & \\ & \\ & \\ & \\ & \\ & \end{array}$$

$$\begin{array}{l}=0.5mA/V^2\cdot [(3V-2V)\cdot 5V-\frac{(5V{)}^2}{2}]\\ \end{array}$$

$$\begin{array}{l}=0.5mA/V^2\cdot [(1V)\cdot 5V-\frac{25V^2}{2}]\\ \end{array}$$

$$\begin{array}{l}=0.5mA/V^2\cdot [5V-\frac{25V^2}{2}]\\ \end{array}$$

$$\begin{array}{l}=0.5mA/V^2\cdot [5V-12.5V]\\ \end{array}$$

$$\begin{array}{l}=0.5mA/V^2\cdot [-7.5V]\\ \end{array}$$

$$\begin{array}{l}=-3.75mA\end{array}$$

Dengan menggunakan persamaan model MOSFET yang sesuai dan mensubstitusikan nilai-nilai yang diberikan, kita dapat menghitung arus drain-to-source $I_D$ sebesar $3.75mA$

Dengan memahami langkah-langkah di atas dan menerapkan mereka dengan tepat, diharapkan sobat dapat mencari persamaan MOSFET yang akurat untuk menganalisis dan merancang sirkuit elektronik dengan efisiensi tinggi sesuai dengan kebutuhan analisis sirkuit elektronik yang sedang sobat kerjakan.

Berbagi :