No hay problema aquí, puedes relajarte. ¡El mosfet se está comportando exactamente como debería! Si prueba una docena de ellos, obtendrá el mismo resultado. Y ese resultado es exactamente lo que se reclama. De hecho, es justo lo que NXP dice que debería ser.
Esta 'paradoja' es bastante fácil de explicar.
Estás intentando usar un modelo de especia mosfet de nivel 1 de 1973 para simular efectos por debajo del umbral. Sé que estás usando un modelo de nivel 1 de 1973 porque ese es el único tipo de mosfet modelos LTspice viene con. Son útiles para simular las propiedades de potencia de los mosfets de potencia, y son intencionalmente simplistas para acelerar las simulaciones. Lo que es genial, LTspice no tiene igual a la velocidad de simulación de DC / DC.
Lo que esos modelos no pueden hacer es casi cualquier otra cosa. Ni siquiera modelarán con precisión los efectos de umbral, y olvidarán los efectos de umbral.
SPICE es tan bueno como los modelos que usas. Los MOSFETS son particularmente difíciles, y como nuestros procesos de litografía se han mejorado, también lo ha hecho nuestra comprensión de los MOSFET. Son bestias muy complicadas con todo tipo de fenómenos cuantificados a tener en cuenta. De hecho, la propiedad específica que intentas explotar, la corriente por debajo del umbral, depende del hecho de que los electrones están cuantificados (por lo tanto, involucran efectos cuánticos) solo para empezar.
Luego hay una multitud de efectos de canal cortos que definitivamente afectan algo como el 2N7002, donde la longitud del canal y las capas de agotamiento son del mismo orden de magnitud en tamaño. La razón por la que no puede encontrar estos gráficos en hojas de datos es porque no son útiles. Esa gráfica en particular ni siquiera te dice qué era el Vds cuando lo midieron. Teniendo en cuenta que la corriente por debajo del umbral tiene una relación exponencial con ese valor, su omisión hace que el gráfico no valga nada. A veces, NXP lo incluirá, pero hará que la tabla sea ÚTIL SOLAMENTE si todas sus condiciones son igualmente idénticas.
Ciertas cosas son demasiado complejas para transmitirlas con precisión utilizando un gráfico en una hoja de datos. Este es uno de ellos. Un signo seguro es si es inusualmente difícil encontrar esta información en hojas de datos. No es solo lo que te dicen las hojas de datos, sino también lo que no te dicen que puede ser importante. A menudo, lo que no se dice es tan intencional como lo que se dice.
En realidad, he elegido MOSFET por completo por lo buenos que son sus modelos SPICE. Por ejemplo, Fairchild en realidad tiene muy buenos modelos para algunos de sus mosfets de poder. Niza modelos de nivel 7. En Semiconductor, por otro lado, siempre ha tenido modelos realmente malos, nivel 2 o 3. Sí, la ironía de que ahora son la misma compañía no se pierde en mí. Pero yo divago. Si va a utilizar SPICE en cualquier forma para trabajos de producción reales, no puede simplemente esperar lo mejor cuando se trata de sus modelos. Ábralos, mírelos, aprenda a leer subcircuitos y sepa el modelo que está usando es lo suficientemente bueno para lo que necesita.
Sin embargo, una estimación rápida y sucia es solo mirar el número de modelo. Más alto es mejor. Aquí hay una descripción más detallada.
El nivel 7 es el nivel mínimo que recomendaría para la mayoría de las cosas, pero algo bastante simple en la construcción, como el 2N7002, en realidad puede obtener un buen modelado por debajo del umbral con un modelo del nivel 3.
De todos modos, tomé el modelo más que adecuado de NXP para su 2N7002, y lo pegué directamente en LTspice (de esta manera, el modelo es parte del archivo de captura de esquemas .asc y es instantáneamente portátil, y puede inspeccionar fácilmente la parte más importante del modelo de este circuito (el mosfet), establecer el prefijo del 2N7002 a XN en lugar de MN (X le dice a LTspice que busque un modelo de subcircuito adecuado, en lugar de usar sus modelos de 1973), y eso es todo lo que hay que hacer.
¿Quieres adivinar lo que un modelo adecuado considera que debería ser tu Vout?
Eso es correcto. Piensa que tu Vout debería ser exactamente lo que realmente es.
SPICE es impresionante. ¡Solo asegúrate de que tus modelos también lo sean!
