MOSFET (transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor)

El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.Otras aplicaciones del MOSFET son:

Resistencia controlada por tensión. Circuitos de conmutación de potencia. Mezcladores de frecuencia.

MOSFET (transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor)

Existen dos tipos de MOS: MOSFET de canal N o NMOS y MOSFET de canal P o PMOS.

El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados Fuente (S), Dreno (D), Compuerta (G) y Sustrato (SS). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal de la fuente, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.

Estructura del MOSFET donde se muestran los terminales de compuerta (G), sustrato (B), fuente (S) y drenaje (D). La compuerta está separada del cuerpo por medio de

una capa de aislante (blanco).

FUNCIONAMIENTO

Digitales: Al bloquear efectivamente el flujo de la corriente directa por el canal, los transistores MOSFET reducen el consumo de energía y permiten impedancias grandes, lo que a su vez, tiene como resultado una alta capacidad de diseminación. Los diseñadores utilizan este aislamiento de la compuerta y el canal para mejorar el desempeño.

Analógicos: Como los transistores MOSFET pueden operarse a voltajes de corriente de compuerta cero así como también a voltajes de dreno-fuente, son dispositivos de intercambio ideales. Además, se pueden grabar sobre un chip de silicona para que actúen como resistores de precisión y como capacitores, con lo que se puede hacer circuitos análogos completos en un solo chip.

Como interruptores: Los voltajes de transmisión aplicados a la terminal de compuerta de un transistor MOSFET pueden utilizarse para encender o apagar dichos transistores. La velocidad de funcionamiento de los interruptores también puede conducirse y permitir el paso de corrientes altas y bajas. Este control de los MOSFET los hace más efectivos como interruptores en comparación con los transistores de juntura bipolar.

MOSFET INCREMENTAL:

Este tipo de MOSFET se usa en microprocesadores y memorias de computadores (funciona como interruptor).

Para obtener corriente de dreno, se tiene que aplicar un voltaje positivo en el graduador compuerta.

SÍMBOLOS DEL MOSFET INCREMENTAL:

(a) Canal-n(b) Canal-p

En la figura superior la terminal del sustrato está libre; en la figura inferior la terminal del sustrato está conectada a la fuente.

El sustrato se extiende hasta el óxido de silicio. Ya no hay un canal tipo N entre el surtidor y dreno; por consecuencia, entre los dos terminales no habrá flujo de corriente hasta llegar a un voltaje determinado.

Un voltaje positivo en el graduador atrae electrones libres dentro del sustrato tipo P. Estos se unen con algunos huecos adyacentes al óxido de silicio. Cuando el voltaje en el graduador es lo suficientemente positivo, todos los huecos cercanos al óxido de silicio se llenan por lo que ahora pueden fluir los electrones del surtidor al dreno.

FORMACIÓN DE LA CAPA DE INVERSIÓN:

El MOSFET incremental de canal-n en estado desenergizado, no cuenta propiamente con un canal-n; sin embargo cuando este se polariza de tal manera que     Vgs >0, los huecos (+) del sustrato (S) serán repelidos hacia el extremo opuesto, formándose un canal-n que unirá las regiones dopadas-n del dreno (D) y la fuente (S)

FORMACIÓN DE LA CAPA DE INVERSIÓN:

CURVAS DEL MOSFET INCREMENTAL:

La curva mas baja es la curva de VGS (th). Cuando VGS es menor que VGS (th) , la corriente de drenador es extremadamente pequeña. Cuando VGS es mayor que VGS (th), fluye una corriente considerable, cuyo valor depende de VGS.

CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA:

POLARIZACIÓN DE MOSFET DEL TIPO INCREMENTAL:

Con un MOSFET del tipo incremental, VGS tiene que ser mayor que VGS (th) para obtener corriente. Esto elimina la autopolarización, la polarización por corriente de surtidor y, la polarización cero, ya que todas ellas operan en el modo decremental.

Los MOSFET del tipo incremental trabajan con las siguientes polarizaciones:

1. Polarización con graduador.2. Polarización por divisor de voltaje (tensión).3. Retroalimentación de dreno: compensa cambios

en las características de los FET.• Si ID(enc) trata de incrementarse por alguna razón,

VD (enc) decrece.

POLARIZACIÓN DE MOSFET DEL TIPO INCREMENTAL: