El Rincón de Sergio

¿Aún se te resisten los MOSFETS? Aprende a cómo testear MOSFETS y las fallas típicas

Como continuación del artículo de ¿quieres ser un buen técnico en electrónica? Vamos a hablar más a detalle de nuestros amigos los MOSFET.

Los transistores MOSFET son muy parecidos a los transistores BJT normales, pero con la gran diferencia que estos son más utilizados para aplicaciones de control de voltaje mientras que los BJT son más para aplicaciones y control de corrientes o amplificación. Los MOSFET son como relés que sirven para conmutar grandes cargas y disipar lo mínimo en forma de energía calórica y estos pueden ser conmutados con niveles lógicos o de hasta 20v. Por lo tanto, nos los vamos a encontrar en muchas tarjetas que controlen diferentes cargas y voltajes.

 

Lo primero que hay que tener en cuenta antes de desoldar un MOSFET para testearlo, es que estos estarán polarizados con resistencias, estas han de ser averiguadas y medidas como primer test. Tanto si encontramos una resistencia en corto como si no, podemos sacar el MOSFET para asegurarnos de que este está en correcto funcionamiento si las lecturas dentro del circuito no son fiables. También los MOSFET se destacan por tener un Zener de protección que mencionaré más adelante.

 

¿Cómo testear un MOSFET?

 

Bien, una vez tenemos al amigo fuera del circuito lo que cualquier técnico o ingeniero de reparación habrá hecho a estas alturas es descargarse el datasheet del componente. A mí, personalmente me gusta hacerme mis dibujos del patillaje y  de cómo están polarizados dentro del circuito para saber bien que es lo que estoy midiendo y darme una idea de las posibles causas.

 

Cuando ya tenemos localizadas las 3 patillas, ponemos nuestros multímetro en modo diodo.

 

 

 

 

1. Conectamos la sonda negativa al Source del MOSFET.

 

2. Sujetamos el MOSFET sin tocar ninguna de sus partes metálicas ni con los dedos ni con las sondas hasta nuevo aviso.

 

 

 

 

 

3. Sin mover la sonda negativa del surtidor y el multímetro en modo diodo, conectamos la sonda positiva en el drenador. Aquí no deberíamos estar obteniendo ninguna lectura.

 

 

 

 

4. Ahora tocamos con la sonda positiva el "gate" durante unos segundos, y volvemos a tocar el drenador como en el paso 3, entonces deberemos estar observando una lectura que representa la carga de capacitancia interna del MOSFET.

 

 

 

 5. Sin mover las sondas, podemos tocar con los dedos los terminales de surtidor y gate (o drenador también, en este punto no importa) y observaremos como el transistor se descarga y no da lectura o lo que es lo mismo lectura infinita o no conductiva. ol

 

 

 

 

Este test no es 100% fiable, pero en la mayoría de los casos, suficiente. Cuando los MOSFETS fallan normalmente suelen estar cortocircuitados entre drenador y puerta. Esto puede poner la alimentación del drenador a través de la resistencia de la puerta, lo cual ha podido ocasionar graves fallas en esa sección del circuito. Esta también afectará a otras puertas de MOSFETs que estén conectados en paralelo.

Asique si los MOSFETs están dañados comprueba todos sus conductores (resistencias de polarización etc) Este hecho es probablemente la razón por la que nos encontraremos el diodo zener que comentaba al principio conectado entre surtidor y drenador. Este zener en caso de cortocircuito del MOSFET puede limitar que el daño se extienda.

 

No nos podemos dejar atrás nuestro instinto analítico y siempre debemos averiguar porque se ha podido producir esa falla.

 

¿Por qué los MOSFETS fallan?

 

Hay unas cuantas causas por las que un MOSFET puede fallar, aquí menciono las razones más importantes.

 

  • Exceso de tensión: los MOSFETS tienen muy poca tolerancia a la sobretensión. El daño al dispositivo puede provocarse incluso por una sobretensión de unos pocos nanosegundos. Los MOSFET han de ser mirados con atención en cuanto a tensiones inesperadas.

  • Sobrecarga de corriente prolongada: Corrientes medias/altas provocan una considerable disipación térmica en los MOSFET  a pesar de su relativa baja impedancia. Si la corriente es muy alta y el disipador de calor es pobre, el MOSFET puede ser destruido por el aumento de temperatura. Ten en cuenta que MOSFETS vecinos pueden estar conectados en paralelo directamente para compartir cargas de corriente elevadas.

  • Sobrecarga de corriente transitoria: Una sobrecarga de corriente muy alta, aunque de corta duración, pude causar daños progresivos al dispositivo con poco aumento de temperatura apreciable antes de un fallo.

  • Disparo de los transistores a la vez: Si las señales de control de 2 MOSFETs opuestos se superponen estos son activados al mismo tiempo. Esto efectivamente cortocircuita la alimentación, este fenómeno nuestros amigos anglosajones lo conocen cómo Shoot-through condition. Si esto ocurre el condensador de desacoplo de la alimentación de descarga rápidamente a través de ambos MOSFET cada vez que se produce una transición de conmutación. Esto se traduce en impulsos de corrientes muy cortos pero muy intensos a través de los dispositivos de conmutación.  Las posibilidades de que shoot-through condition ocurra se reducen al mínimo dejando un tiempo muerto entre las transiciones de conmutación, durante el cual ningún MOSFET es activado. Esto deja un tiempo para un dispositivo sea desactivado antes de que el contrario se active. Sabiendo esto, deberemos estar preparados para cambiar más de un MOSFET si estos trabajan juntos.

  • Exceso de voltaje en la Puerta: Si la puerta del MOSFET es conducida con una tensión demasiado alta, el aislamiento de metal oxido interno puede llegar a ser perforado dejando el MOSFET fuera de combate. Tensiones de entrada a la puerta de más de +15v o +20 en algunos modelos son susceptibles a causar daños en la puerta y hacer que el MOSFET falle. Debemos tener cuidado de dejar la puerta libre de picos de tensión que puedan superar las tensiones de voltaje máximas para la puerta. Si esto ocurre debemos detectar todos aquellos componentes conectados a la puerta del MOSFET para verificar de donde proviene la falla. No sirve de nada tan solo cambiar el MOSFET, ya que probablemente si lo hacemos así, se volverá a dañar prontamente o incluso en directo.

  • Voltaje de puerta insuficiente o activación a medias: Los dispositivos MOSFET tan solo se usan para conmutar grandes cantidades de voltaje porque estos son diseñados para disipar el mínimo de energía cuando están en pleno funcionamiento.  Es responsabilidad del diseñador de asegurar que el MOSFET estará lo suficientemente dimensionado para disipar el mínimo de energía durante su conducción. Si el MOSFET no es del todo conmutado este presentará una gran resistencia durante su conducción lo cual hará que se disipen grandes cantidades de energía en forma de calor. Una tensión de entre 10 y 15v en la mayoría de los MOSFET garantiza el pleno encendido del dispositivo.

 

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