¿Qué es el MOSFET de Doble Puerta?
El doble puerta o dual gate es una forma de MOSFET que es popular para varias aplicaciones de RF. Posee 2 puertas G(gate) de control en serie como se muestra en la la imagen siguiente. Estas puertas se construyen a lo largo del canal, en paralelo. Estas puertas influyen en el nivel de corriente que fluye entre los terminales S (Source) y D (Drain). Con la introducción del segundo electrodo de control(Gate 2); se logra reducir considerablemente el nivel de capacitancia que tiene por la retroalimentación entre la entrada y la salida del mosfet. De esta forma es más viable la construcción de amplificadores con niveles más estables.
Cómo Funciona el MOSFET Dual Gate
El funcionamiento de manera muy similar al de 2 MOSFET conectados en serie. Con estas 2 puertas(gate) se ve afectado el funcionamiento normal del MOSFET que dan salidas consecutivamente. El MOSFET de doble puerta se utiliza en diferentes aplicaciones electrónicas que van desde mezcladores de RF, multiplicadores de RF, amplificadores de RF y con controles de ganancia por mencionar algunas más comunes en circuitos. Los dispositivos de doble puerta son populares para usar en diseños de circuitos con tecnología por debajo de 50 nm. En la imágen superior se muestra la arquitectura que tiene el MOSFET de doble puerta y en la segunda imágen conocerás la simbología de los dispositivos MOSFET dual gate; con sus respectivos canal n y canal p.
La segunda puerta(Gate 2) se opera con un voltaje fijo; esto se hace para mantener la menor cantidad de capacitancia en la retroalimentación entre el drenaje(Drain) y la puerta(Gate). Este voltaje aplicado en los terminales de la puerta(Gate) es el que nos permite controlar los campos eléctricos. Esto va a determinar cuál será la cantidad del flujo de corriente que tendremos a través del canal.
Características del Funcionamiento
Las características más notables del funcionamiento del MOSFET de doble puerta son las siguientes:
- Las puertas Gate 1 e Gate 2 son las que controlan la región del canal.
- Con un cuerpo ultra delgado que actúa como un pozo cuántico rectangular en los límites del dispositivo.
- Es directamente escalable llegando una longitud de canal de 20 nm.
- Con el objetivo de construir puertas lógicas de baja potencia.
- Tener mezclador de un solo transistor.
Símbolos de Circuitos MOSFET de Doble Puerta
El funcionamiento de este circuito MOSFET de doble puerta es relativamente fácil de entender. Como apreciamos en la imagen superior la simbología del circuito del MOSFET de doble puerta; la diferencia única al del MOSFET básico de una sola puerta es que agrega una segunda puerta a la entrada así de sencillo. Se pueden describir el modo de mejora los que están a la izquierda y depleción los que están a la derecha, así como los mosfet dual gate de canal N y de canal P.
Aunque los mosfet dual gate de canal P no suelen usarse mucho para aplicaciones en circuitos de RF como los de canal N; esto se debe a que la movilidad de los huecos en los P es mucho menor que la movilidad de los electrones en los N. El MOSFET de doble puerta se puede utilizar en una serie de aplicaciones, incluidos mezcladores / multiplicadores de RF, amplificadores de RF, amplificadores con control de ganancia y similares.
Aplicaciones y Beneficios del MOSFET Dual Gate
Los MOSFET de doble puerta se utilizan para muchas aplicaciones en la electrónica. Pues gracias a sus propiedades y características que posee este componente en los diseños de circuitos; podrán proporcionar algunas ventajas distintas en el uso para algunos objetivos que se requiera obtener.
Cómo usarlo para Control de nivel o ganancia: en la salida del MOSFET de doble puerta será proporcional a la entrada que tiene en ambas puertas(Gate 1 y Gate 2). Con un nivel constante en la puerta 1(Gate 1), al variar el voltaje en la puerta 2(Gate 2) provoca una alteración de nivel en la salida. Lo que conlleva que el MOSFET de doble puerta se pueda utilizar para proporcionar un control de ganancia lineal.
Aplicación como Amplificador de RF: los MOSFET de doble puerta pueden proporcionar un buen rendimiento como amplificadores sobre los FET de puerta única. El MOSFET de doble puerta en un ejemplo práctico permite construir un amplificador de dos etapas en cascodo con 2 transistores utilizando sólo este componente. Este amplificador en cascada permite cancelar este efecto Miller; en la cual la capacitancia está presente tanto las etapas de entrada y salida. Aunque también el efecto Miller puede relacionarse con cualquier impedancia entre la entrada y la salida, normalmente la más crítica es la capacitancia. Esta capacitancia puede conducir a un aumento en el nivel de capacitancia de entrada experimentado y en amplificadores de alta frecuencia (VHF y UHF) lo que podría generar inestabilidad. El efecto se supera mediante el uso de un amplificador en cascada con un solo FET de doble puerta.
En esta configuración, la polarización de la compuerta del lado del drenaje a un potencial constante reduce la pérdida de ganancia causada por el efecto Miller. Los efectos del acoplamiento capacitivo entre la entrada y la salida prácticamente se eliminan. En este circuito, la sección FET inferior o de entrada está en una configuración de fuente común auto polarizada. La sección FET superior o de salida está configurada en una configuración de puerta común polarizada por divisor de voltaje. Efectivamente, un amplificador en cascada es un amplificador de dos etapas formado a partir de un amplificador de transconductancia al que sigue un búfer de corriente. Esto proporciona un alto nivel de aislamiento de entrada-salida, alta impedancia de entrada, alta impedancia de salida, mayor ganancia o mayor ancho de banda en comparación con un amplificador de una sola etapa.
Como Mezclador o multiplicador de RF: El MOSFET de doble puerta puede proporcionar una base para un mezclador de RF. El funcionamiento del MOSFET de doble puerta permite la aplicación en oscilador local como las entradas de señal de RF. La señal de RF se aplica normalmente a la puerta 1 y el oscilador local a la puerta 2. La señal de RF aparece en la puerta 1(G 1) y controla la corriente del canal de forma normal. Pero la señal del oscilador local de nivel mucho más alto se aplica a la puerta 2 y superpone su efecto a la corriente del canal.
