Transistor MOSFET

Mosfet 260px Concepto: Consiste en un transistor de efecto de campo basado en la estructura MOS

MOSFET. Son las siglas de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Consiste en un transistor de efecto de campo basado en la estructura MOS. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica. La práctica totalidad de los circuitos integrados de uso comercial están basados en transistores MOSFET.

Fue ideado teóricamente por el alemán Julius Von Edgar Lilienfeld en 1930, aunque debido a problemas de carácter tecnológico y el desconocimiento acerca de cómo se comportan los electrones sobre la superficie del semiconductor no se pudieron fabricar hasta décadas más tarde. Tambien se llama mosfet a los aislados por juntura de dos componentes.

Funcionamiento

Un transistor MOSFET consiste en un sustrato de material semiconductor dopado en el que, mediante técnicas de difusión de dopantes, se crean dos islas de tipo opuesto separadas por un área sobre la cual se hace crecer una capa de dieléctrico culminada por una capa de conductor.

Tipos de Mosfet

Los transistores MOSFET se dividen en dos tipos fundamentales dependiendo de cómo se haya realizado el dopaje: Tipo nMOS: Sustrato de tipo p y difusiones de tipo n. Tipo pMOS: Sustrato de tipo n y difusiones de tipo p. Las áreas de difusión se denominan fuente y drenador, y el conductor entre ellos es la puerta.

Estados de los Mosfet

El transistor MOSFET tiene tres estados de funcionamiento:

Estado de corte

Estado de corte Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del sustrato.

Estado de NO conducción

El MOSFET está en estado de no conducción: ninguna corriente fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial entre ambos.

Conducción lineal

Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (pMOS) o positiva (nMOS), se crea una región de deplexión en la región que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente, aparecerán portadores minoritarios (electrones en nMOS, huecos en pMOS) en la región de deplexión que darán lugar a un canal de conducción.

El transistor pasa entonces a estado de conducción, de modo que una diferencia de potencial entre fuente y drenador dará lugar a una corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensión de puerta.

Saturación: Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducción bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece. La corriente entre fuente y drenador no se interrumpe, ya que es debida al campo eléctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.

Características eléctricas del JFET

El JFET de canal n está constituido por una barra de silicio de material semiconductor de tipo n con dos regiones (islas) de material tipo p situadas a ambos lados. Es un elemento tri-terminal cuyos terminales se denominan drenador (drain), fuente (source) y puerta (gate).

La polarización de un JFET exige que las uniones p-n estén inversamente polarizadas. En un JFET de canal n, o NJFET, la tensión de drenador debe ser mayor que la de la fuente para que exista un flujo de corriente a través de canal. Además, la puerta debe tener una tensión más negativa que la fuente para que la unión p-n se encuentre polarizado inversamente.

Las curvas de características eléctricas de un JFET son muy similares a las curvas de los transistores bipolares. Sin embargo, los JFET son dispositivos controlados por tensión a diferencia de los bipolares que son dispositivos controlados por corriente.

Por ello, en el JFET intervienen como parámetros: ID (intensidad drain o drenador a source o fuente), VGS (tensión gate o puerta a source o fuente) y VDS (tensión drain o drenador a source o fuente). Se definen cuatro regiones básicas de operación: corte, lineal, saturación y ruptura. A continuación se realiza una descripción breve de cada una de estas regiones para el caso de un NJFET.

Ventajas

Ventajas del FET 1) Son dispositivos controlados por tensión con una impedancia de entrada muy elevada (107 a 1012 ohmios). 2) Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT. 3) Los FET son más estables con la temperatura que los BJT. 4) Los FET son más fáciles de fabricar que los BJT pues precisan menos pasos y permiten integrar más dispositivos en un CI. 5) Los FET se comportan como resistencias controlados por tensión para valores pequeños de tensión drenaje-fuente. 6) La alta impedancia de entrada de los FET les permite retener carga el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento. 7) Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes.

Desventajas

Desventajas que limitan la utilización de los FET 1) Los FET presentan una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacidad de entrada. 2) Los FET presentan una linealidad muy pobre, y en general son menos lineales que los BJT. 3) Los FET se pueden dañar debido a la electricidad estática. En este apartado se estudiarán brevemente las características de ambos dispositivos orientadas principalmente a sus aplicaciones analógicas.

Fuentes

• Artículo Varistores. Disponible en "www.ifent.org". Consultado: 9 de junio del 2011.
• Artículo Varistor. Disponible en "perso.wanadoo.es". Consultado: 9 de junio del 2011.
• Artículo Transistores efecto campo. Disponible en "www.unicrom.com". Consultado: 9 de junio del 2011.
• Artículo Caracteristicas electricas JFET. Disponible en "www.unicrom.com". Consultado: 9 de junio del 2011.
• Transistor Mosfet - Portada