¿Se puede aplicar la ecuación Ids de MOSFET a dispositivos reales?

Como sospecha, hay muchos parámetros que se pueden ajustar y compensar al hacer cualquier MOSFET en particular. Los destinados a cambiar de aplicación se esfuerzan principalmente por un Rdson bajo. Los diseñadores de circuitos integrados a veces usan FET de "cola larga" para hacer algo que se aproxime a una fuente de corriente. No sé qué nivel de consistencia y planitud actual pueden lograr estos dispositivos (no soy diseñador de circuitos integrados), pero sé que se usan para este propósito en algunos casos.

No, no hay fuentes de corriente MOS ni ningún otro MOS en un amplificador operacional 741. Esa es una parte estrictamente bipolar. Hay amplificadores operacionales que tienen extremos frontales FET, o están hechos exclusivamente de FET, pero el antiguo 741 no es uno de ellos. La mayoría de los amplificadores operacionales "riel a riel" modernos de bajo voltaje son generalmente todos FET, como la serie Microchip MCPxxxx.

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No tengo totalmente claro lo que está preguntando, pero sí, algunos MOSFET en algunos casos están diseñados deliberadamente para explotar el comportamiento actual más o menos constante en la región de saturación. Como dije, escuché que los diseñadores de circuitos integrados usan el término "FET de cola larga" para dichos dispositivos cuando querían algo que funcionara más o menos como una fuente de corriente. No he intentado buscar eso, pero es posible que encuentre información adicional al hacerlo. Creo que el nombre proviene del hecho de que el canal es largo y delgado, lo que hace que se sature en una parte más grande del rango operativo.

Si hay FET discretos que pueda comprar que estén optimizados para explotar la corriente constante en el efecto de saturación, no lo sé. Probablemente, cualquier FET diseñado para aplicaciones analógicas (sin conmutación) tiene al menos parte del rango operativo utilizable en este modo. Los FET de conmutación están optimizados para baja resistencia, por lo que su región de saturación de modo de corriente constante puede estar fuera del rango de funcionamiento normal. Por ejemplo, podría requerir más corriente de la que el dispositivo puede manejar o disipar la energía resultante. No es que no esté allí, simplemente no puedes alcanzarlo sin destruir el dispositivo.

Aplicando un voltaje fijo a la puerta del transistor y asegurándose de que el transistor esté en saturación ($V_{GS} > V_{TH} \mbox{ and }V_{DS} > V_{GS}-V_{TH}$), creará una referencia actual. Usando las curvas IV del BSS84 PFET que mencionó en su pregunta, puede ver las líneas horizontales en VGS = -3.0V y VGS = -2.5V. Si tuviéramos que mantener el voltaje de la compuerta establecido en -2.5V, entonces el PFET generará 200mA bastante estables siempre que el transistor esté saturado ($V_{DS} > 2.5V-1.7V$).

Si tomamos dos FET emparejados, podemos conectarlos de manera que el primer FET genere un voltaje de referencia estable para el segundo FET. Este circuito se llama espejo de corriente . Como con la mayoría de los problemas, si la corriente de salida no es lo suficientemente precisa, puede agregar más transistores, ceder algo de espacio libre y obtener una curva de corriente más plana.

La mayoría de los FET discretos no se combinan lo suficientemente bien como para obtener espejos de corriente precisos, y no todos los transistores mantienen una buena curva de identificación plana hasta VDS_MAX. Lo que hace que un transistor sea bueno para los circuitos de modo analógico/saturación es una curva ID plana en saturación. Los transistores submicrónicos profundos tienen más pendiente y tienen un rendimiento menos ideal. Algunos transistores de potencia no están diseñados para operar en la región de saturación (gran disipación de potencia), por lo que las características allí no son tan importantes.

A menudo es difícil construir dos lotes u obleas diferentes para que tengan parámetros idénticos (k', Vt, W/L), pero la combinación de dispositivos adyacentes es mucho más fácil. Este concepto de coincidencia es uno de los conceptos fundamentales de la fabricación de circuitos integrados, donde la variación entre obleas o lotes puede ser grande, pero la variación entre dispositivos adyacentes puede ser muy pequeña.

El factor K puede medirse experimentalmente tomando lecturas de Id y Vgs en la región lineal. Las herramientas de Matlab, como el ajuste de curvas, se pueden usar para determinar Vth y K.
También puede usar las curvas de la hoja de datos (ID vs Vgs) y tomar valores de ellas si no tiene ganas de medirse usted mismo.

Las ecuaciones que publicaste son válidas ya que he simulado un proceso de encendido de mosfet con las ecuaciones. También el voltaje y la longitud de la meseta de Miller se predijeron con precisión con las ecuaciones anteriores. Tenían una precisión de aproximadamente +-50 ns en comparación con las lecturas del osciloscopio.

Los MOSFET generalmente están diseñados para tener un voltaje de umbral específico y, de hecho, los diferentes tipos tienen diferentes usos. Cuando el voltaje de la puerta es bajo y el transistor está apagado, hay una corriente de drenaje de acuerdo con:

Los MOSFET se pueden usar como fuentes de corriente, una configuración de Cascode es un ejemplo en el que tanto los BJT como los MOSFET son buenas fuentes de corriente.