Fórmulas de Semiconductores

Las fórmulas de semiconductores describen el comportamiento de los diodos, los transistores y sus redes de polarización. Estas calculadoras te ayudan a fijar puntos de operación y a predecir las corrientes y los voltajes de los dispositivos. Sustentan el diseño de amplificadores, conmutadores e interfaces de nivel lógico.

Calculadoras de fórmulas de Semiconductores

Resultado resuelto para cada fórmula de Semiconductores

Fórmula Expresión Resultado resuelto
Pérdida de conducción del MOSFET P = I² × Rds(on) Drain Current 2 mA, Rds(on) 0.1 mΩ → Power = 4 × 10⁻⁴ µW
Pérdida de conmutación del MOSFET P = ½ × V × I × (tr + tf) × f Drain-Source Voltage 0.33 V, Drain Current 2 mA, Rise Time 100 ps, Fall Time 0.22 ns, Switching Frequency 100 Hz → P = 1.06 × 10⁻¹¹ W
Disipación total de BJT P = VCE × IC + VBE × IB VCE 0.33 V, IC 2 mA, VBE 0.726 V, IB 100 µA → P = 7.33 × 10⁻⁴ W
Pérdida de Potencia en el Diodo P = Vf × If Forward Voltage 0.33 V, Forward Current 2 mA → Power = 0.66 mW
Resistencia de regulación Zener R = (Vin − Vz) / (Iz + Iload) Input Voltage 3.3 V, Zener Voltage 1.55 V, Zener Current 1 mA, Load Current 0.47 mA → Resistance = 1.19 kΩ
Ganancia de corriente del transistor (β) β = IC / IB Collector Current 100 µA, Base Current 100 nA → Current Gain = 1000
Potencia del accionamiento de puerta del MOSFET Pd = Qg × Vgs × f Total Gate Charge 100 pC, Gate-Source Voltage 0.33 V, Switching Frequency 100 Hz → Gate Drive Power = 0.0033 µW
Rds(on) del MOSFET frente a temperatura RDS(T) = RDS_ref × (1 + tc × ΔT) Rds(on) Reference 0.22 mΩ, Temp Coefficient 0.025, Temperature Change 2.5 °C → Rds(on) at Temp = 0.2338 mΩ
Límite de Slew Rate (velocidad de respuesta) del amplificador operacional fmax = SR / (2π × Vpk) Slew Rate 0.1 V/µs, Peak Output Voltage 0.33 V → Max Frequency = 48.23 kHz
Vbe del BJT frente a la temperatura Vbe(T) = Vbe_ref − 0.002 × ΔT Vbe Reference 22 mV, Temperature Change 2.5 °C → Vbe at Temp = 17 V
Vf del Diodo vs Temperatura Vf(T) = Vf_ref − 0.002 × ΔT Vf Reference 22 mV, Temperature Change 2.5 °C → Vf at Temp = 17 V
Error de offset de entrada del amplificador operacional Vos_total = Vos + drift × ΔT Initial Offset 2.2 µV, Offset Drift 0.1 µV/°C, Temperature Change 2.5 °C → Total Offset = 2.45 V
Margen del accionamiento de puerta del MOSFET Vmargin = Vgs − Vth Gate-Source Voltage 0.726 V, Threshold Voltage 1.55 V → Gate Headroom = -0.824 V
Corriente de polarización de emisor de BJT Ic ≈ (VB − 0.7) / RE Base Voltage 0.33 V, Emitter Resistor 1 Ω → Collector Current = -0.37 A
Ecuación del Diodo de Shockley I = Is × (e^(V/(n×Vt)) − 1) Diode Voltage 10 mV, Saturation Current 100 pA, Ideality Factor 0.025 → I = 5.25 × 10⁻⁴
Pérdida total del IGBT P = Vce × Ic × D + Esw × f Collector-Emitter Voltage 0.33 V, Collector Current 2 mA, Duty Cycle 2.5 %, Switching Energy (Eon+Eoff) 100 µJ, Switching Frequency 100 Hz → P = 0.01002
Pérdida en el diodo de cuerpo del MOSFET P = Vf × If × (1 − D) Diode Forward Voltage 0.33 V, Diode Current 2 mA, Duty Cycle 2.5 % → Body Diode Loss = 0.6435 mW
Energía de avalancha del MOSFET Eas = 0.5 × L × I² × Vbr/(Vbr − Vcc) Inductance 100 nH, Current at Turn-Off 2 mA, Breakdown Voltage 0.33 V, Supply Voltage 0.726 V → Eas = -1.67 × 10⁻¹³
Capacitancia de diodo varactor C = Cj0 / (1 + V/Vbi)^m Zero-Bias Capacitance 1 pF, Reverse Bias Voltage 0.33 V, Built-in Potential 0.726 V, Grading Coefficient 0.025 → C = 9.91 × 10⁻¹³
Corriente de Pico del Controlador de Puerta Ipk = Vdrive / (Rdrv + Rg) Drive Voltage 0.33 V, Driver Resistance 1 Ω, Gate Resistance 2.2 Ω → Peak Gate Current = 103.1 mA
Condensador Bootstrap Cboot = Qg / ΔV Gate Charge 100 pC, Allowed Droop 10 mV → Bootstrap Capacitance = 10 nF
Pérdida por Capacitancia de Salida del MOSFET P = ½ · Coss · Vds² · fsw Output Capacitance 1 pF, Drain-Source Voltage 0.33 V, Switching Frequency 100 Hz → Power Loss = 5.45 × 10⁻⁶ µW
Pérdida por Recuperación Inversa del Diodo P = Qrr · Vin · fsw Recovery Charge 100 pC, Switching Voltage 0.33 V, Switching Frequency 100 Hz → Power Loss = 0.0033 µW

Variables usadas en las fórmulas de Semiconductores

  • P — Pérdida de potencia de conducción (W)
  • I — Corriente de drenador (A)
  • Rds(on) — Resistencia drenador-fuente en estado de conducción (Ω)
  • V — Tensión drenador-fuente que se conmuta (V)
  • tr — Tiempo de subida en el encendido (s)
  • tf — Tiempo de bajada en el apagado (s)
  • f — Frecuencia de conmutación (Hz)
  • VCE — Tensión colector-emisor (V)
  • IC — Corriente de colector (A)
  • VBE — Tensión base-emisor (V)
  • IB — Corriente de base (A)
  • Vf — Caída de tensión directa (V)
  • If — Corriente directa (A)
  • R — Valor de la resistencia en serie (Ω)
  • Vin — Tensión de alimentación de entrada (V)
  • Vz — Tensión de ruptura Zener (V)
  • Iz — Corriente Zener mínima para regulación (A)
  • Iload — Corriente de carga máxima esperada (A)
  • β — Ganancia de corriente en CC (adimensional)
  • Pd — Pérdida media de potencia del accionamiento de puerta (W)
  • Qg — Carga total de puerta por ciclo de conmutación (C)
  • Vgs — Tensión del accionamiento de puerta (V)
  • RDS — Rds(on) a la temperatura de funcionamiento (Ω)
  • RDS_ref — Rds(on) a la temperatura de referencia, normalmente 25°C (Ω)
  • tc — Coeficiente de temperatura (típicamente 0,004 a 0,008 por °C para Si)
  • ΔT — Aumento de temperatura respecto a la referencia (°C)
  • fmax — Frecuencia máxima sin distorsión (Hz)
  • SR — Velocidad de subida del amplificador operacional (V/s)
  • Vpk — Amplitud de tensión de salida de pico (V)
  • Vbe — Tensión base-emisor a la temperatura de operación (V)
  • Vbe_ref — Vbe a la temperatura de referencia (V)
  • Vf_ref — Tensión directa a la temperatura de referencia (V)
  • Vos_total — Tensión de offset de entrada total (V)
  • Vos — Offset inicial a temperatura ambiente (V)
  • drift — Deriva del offset con la temperatura (V/°C)
  • V_margin — Margen del accionamiento de puerta por encima del umbral (V)
  • V_gs — Tensión puerta-fuente aplicada (V)
  • V_th — Tensión umbral de puerta (V)
  • Ic — Corriente de colector (A)
  • V_B — Tensión de base del divisor de tensión (V)
  • R_E — Resistencia de emisor (Ω)
  • Is — Corriente de saturación inversa (A)
  • n — Factor de idealidad (1-2, adimensional)
  • V_ce — Tensión de saturación colector-emisor (V)
  • I_c — Corriente de colector (A)
  • D — Ciclo de trabajo (0 a 1)
  • E_sw — Energía de conmutación total por ciclo, Eon + Eoff (J)
  • V_f — Tensión directa del diodo de cuerpo (V)
  • I_f — Corriente a través del diodo de cuerpo (A)
  • L — Inductancia parásita o de carga (H)
  • V_br — Tensión de ruptura por avalancha del MOSFET (V)
  • V_cc — Tensión de alimentación (V)
  • C_j0 — Capacitancia de unión a polarización cero (F)
  • V_bi — Potencial de unión interno (V, típicamente 0,6-0,8 para Si)
  • m — Coeficiente de gradación (0,3-2, adimensional)
  • Ipk — Corriente de pico de accionamiento de puerta (A)
  • Vdrive — Tensión de accionamiento de puerta (V)
  • Rdrv — Resistencia de salida interna del controlador (Ω)
  • Rg — Resistencia de puerta externa (Ω)
  • Cboot — Capacitancia bootstrap (F)
  • ΔV — Caída de tensión bootstrap admisible (V)
  • Coss — Capacitancia de salida efectiva (F)
  • Vds — Tensión drenador-surtidor al encendido (V)
  • fsw — Frecuencia de conmutación (Hz)
  • Qrr — Carga de recuperación inversa (C)

Preguntas frecuentes sobre Semiconductores

Categorías de fórmulas relacionadas

Electrónica básica Resistencias Condensadores Inductores Circuitos de CA Señal y dB

Explora el índice de fórmulas completo para ver las 32 categorías.