Qué es un transistor MOS, como funciona, tipos, su diagrama, ventajas y desventajas
El MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) es el tipo de transistor de efecto de campo de puerta aislada más utilizado. Se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a sus simples fenómenos de funcionamiento y ventajas sobre otros transistores de efecto de campo.
¿Que es un MOSFET?
El transistor de efecto de campo de silicio de óxido metálico (transistores de efecto de campo de óxido metálico) se abrevia como MOSFET. Es un transistor unipolar utilizado como interruptor electrónico como el BJT y para amplificar señales eléctricas. El dispositivo tiene tres terminales, que consisten en fuente(Source) , puerta(Gate) y drenaje(Drain). Además de estos terminales, hay un sustrato, comúnmente denominado carcasa, que siempre está conectado al terminal de origen para aplicaciones prácticas.
En los últimos años, su descubrimiento ha propiciado el uso dominante de estos dispositivos en circuitos integrados digitales debido a su estructura. Una capa de dióxido de silicio (SiO2) actúa como aislante y proporciona aislamiento eléctrico entre la puerta y el canal activo entre la fuente y el drenaje, lo que da como resultado una alta impedancia de entrada que es casi infinita, capturando así toda la señal de entrada.
Diferencia entre el FET y el MOSFET
La principal diferencia entre FET y MOSFET es que MOSFET tiene un electrodo de puerta de óxido metálico aislado eléctricamente del canal n o canal p del semiconductor principal por una capa delgada de dióxido de silicio o vidrio. El aislamiento de la puerta de control aumenta la resistencia de entrada del MOSFET extremadamente alto en el valor de Mega-ohms (M Ω ).
Símbolos del MOSFET
En general, el MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales con terminales de drenaje (D), fuente (S), puerta (G) y cuerpo (B) / sustrato. El terminal del cuerpo siempre estará conectado al terminal de origen, por lo tanto, el MOSFET funcionará como un dispositivo de tres terminales. En la imagen de abajo, el símbolo del MOSFET de canal N se muestra a la izquierda y el símbolo del MOSFET de canal P se muestra a la derecha.
El caso es que el sustrato suele estar conectado a la fuente. A veces esto ya se hace en el propio transistor durante la fase de desarrollo. Como resultado del hecho de que la Fuente está conectada al Sustrato, se forma un diodo entre el Drenaje y la Fuente, que a veces ni siquiera se indica en los diagramas, pero siempre está presente.
Cómo funciona un MOSFET
Está hecho oxidando sustratos de silicio. Funciona cambiando el ancho del canal a través del cual los portadores de carga (electrones para el canal N y huecos para el canal P) se mueven desde la fuente(Source) hasta el drenaje(Drain). El terminal de la puerta(Gate) está aislado, cuyo voltaje regula la conductividad del dispositivo.
Tipos de Transistor MOSFET
Según el modo de funcionamiento de los MOSFET se pueden dividir en dos tipos o categorías también se le dice.
- Modo de saturación (Mode Enhancement)
- Modo de agotamiento (Mode Depletion)
Modo de saturación (Mode Enhancement)
En este modo, no hay conducción a voltaje cero, lo que significa que está cerrado por defecto o en «OFF» ya que no hay canal. Cuando el voltaje de la puerta aumenta más que el voltaje de la fuente, los portadores de carga (orificios) se desplazan, dejando atrás los electrones y, por lo tanto, se establece un canal más ancho.
El voltaje de la puerta es directamente proporcional a la corriente, es decir, al aumentar el voltaje de la puerta, la corriente aumenta y viceversa.
Clasificación del modo de saturación de los transistores MOS.
Los MOSFET avanzados se pueden clasificar en dos tipos según el tipo de sustrato dopado utilizado (tipo n o tipo p) es como la clasificación que tienen los transistores de tipo pnp y npn.
- MOSFET de tipo saturación de canal N.
- MOSFET de saturación tipo canal P.
- El sustrato de tipo P ligeramente dopado forma el cuerpo del dispositivo, S y D están fuertemente dopados con impurezas de tipo N.
- El canal de N tiene electrones como principales portadores.
- El voltaje de G aplicado es positivo(+) para operar.
- Tiene una capacitancia intrínseca más baja y un área de unión más pequeña debido a su alta movilidad de electrones, lo que le permite operar a altas velocidades de conmutación.
- Contiene impurezas cargadas positivamente, lo que hace que sea prematuro activar los MOSFET de canal N.
- La resistencia al D es baja en comparación con el tipo P.
- El sustrato de tipo N ligeramente dopado forma el cuerpo del dispositivo, S y el D están fuertemente dopados con impurezas de tipo P.
- El canal P tiene agujeros como portadores primarios.
- Tiene una capacitancia interna más alta y una movilidad de orificio baja, lo que hace que funcione a una velocidad de conmutación más baja en comparación con el tipo N.
- El voltaje de G aplicado es negativo(-) para encender el dispositivo.
- Mayor resistencia al agua en comparación con el tipo N.
Los MOSFET de canal N se denominan NMOS y los de canal P se denominan PMOS.
Modo de agotamiento (Mode Depletion)
En este tipo, el canal ya está configurado y es obvio que la conducción ocurre incluso a voltaje cero, y está abierto o encendido por defecto. En contraste con el tipo de saturación, aquí el canal está desprovisto de portadores de carga para reducir el ancho del canal.
El voltaje de la puerta es inversamente proporcional a la corriente, es decir, a medida que aumenta el voltaje de la puerta, la corriente disminuye.
Clasificación del modo de agotamiento para MOSFET
Los MOSFET de agotamiento se pueden clasificar en dos tipos según el tipo de sustrato dopado utilizado (tipo n o tipo p).
- MOSFET de tipo agotamiento de canal N.
- MOSFET de agotamiento tipo canal P.
- El semiconductor forma el sustrato de tipo P, S y D están fuertemente dopados con impurezas de tipo N.
- El voltaje de G aplicado es negativo(-).
- El canal está agotado en electrones libres.
- El semiconductor forma el sustrato de tipo N, S y D están fuertemente dopados con impurezas de tipo N.
- El voltaje de G aplicado es positivo(+).
- El canal se agota en huecos libres.
Estructura Básica de un MOSFET
El diseño y arquitectura del MOSFET (que se describe en la imagen superior) es muy diferente al de campo. Ambos tipos de transistores utilizan un campo eléctrico generado por el voltaje de la puerta. Para cambiar el flujo de los portadores de carga, electrones para el canal n o huecos para el canal p, a través del canal semiconductor de drenaje(Drain)-fuente(Source). El electrodo de puerta(Gate) se coloca en la parte superior con una capa aislante muy delgada de dióxido de silicio (SiO2) del semiconductor, y hay un par de áreas pequeñas de tipo n justo debajo del drenaje(Drain) y la fuente(Source) de los electrodos.
Con un componente de puerta aislada para el MOSFET, no se aplica ninguna limitación. Por lo tanto, es posible conectar una fuente de señal en cualquier polaridad (positiva o negativa) a la puerta del MOSFET. Esto hace que los MOSFET sean especialmente valiosos como interruptores electrónicos o dispositivos lógicos porque generalmente no conducen corriente sin una entrada externa. Y la razón de esto es la alta impedancia de entrada de la puerta. Por lo tanto, se necesita muy poco o ningún control para los MOSFET. Después de todo, son dispositivos controlados desde el exterior por voltaje. Cabe señalar que cada componente electrónico está fabricado bajo características y especificaciones del fabricante.
Tipos de Encapsulados del MOSFET
Los MOSFET están disponibles en un grupo de diferentes encapsulados, según sea el objetivo y la finalidad de uso. Difieren muchos en tamaños, posiciones y nombres según para su fin en diferentes tipos de aplicaciones en circuitos. Por lo general, encontramos a los MOSFET en 4 principales grupos de diseños diferentes, también son los más comunes para su montaje en circuito: Surface Mount, Thru-Hole, PQFN y DirectFET.
