1. Operación controlada por voltaje
A diferencia de los transistores de unión bipolar (BJT), que son dispositivos controlados por corriente, los MOSFET de potencia están controlados por voltaje. Esta característica fundamental ofrece varios beneficios importantes:
- Requisitos de accionamiento de puerta simplificados
- Menor consumo de energía en el circuito de control.
- Capacidades de conmutación más rápidas
- Sin problemas de avería secundaria
Figura 1: Requisitos de accionamiento de compuerta simplificados de los MOSFET en comparación con los BJT
2. Rendimiento de conmutación superior
Los MOSFET de potencia destacan en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia y ofrecen numerosas ventajas sobre los BJT tradicionales:
Figura 2: Comparación de velocidad de conmutación entre MOSFET y BJT
| Parámetro | MOSFET de potencia | bjt |
|---|---|---|
| Velocidad de conmutación | Muy rápido (rango ns) | Moderado (rango μs) |
| Pérdidas por conmutación | Bajo | Alto |
| Frecuencia máxima de conmutación | >1MHz | ~100kHz |
3. Características térmicas
Los MOSFET de potencia exhiben características térmicas superiores que contribuyen a su confiabilidad y rendimiento:
Figura 3: Coeficiente de temperatura de RDS (encendido) en MOSFET de potencia
- El coeficiente de temperatura positivo evita la fuga térmica
- Mejor intercambio de corriente en operación paralela
- Mayor estabilidad térmica
- Área de operación segura (SOA) más amplia
4. Baja resistencia en estado
Los MOSFET de potencia modernos logran una resistencia en estado encendido (RDS(on)) extremadamente baja, lo que genera varios beneficios:
Figura 4: Mejora histórica en MOSFET RDS (activado)
5. Capacidad paralela
Los MOSFET de potencia se pueden conectar fácilmente en paralelo para manejar corrientes más altas, gracias a su coeficiente de temperatura positivo:
Figura 5: Uso compartido de corriente en MOSFET conectados en paralelo
6. Robustez y confiabilidad
Los MOSFET de potencia ofrecen excelentes características de robustez y confiabilidad:
- Sin fenómeno de avería secundaria
- Diodo de cuerpo inherente para protección de voltaje inverso.
- Excelente capacidad de avalancha
- Alta capacidad dV/dt
Figura 6: Comparación del área de operación segura (SOA) entre MOSFET y BJT
7. Rentabilidad
Si bien los MOSFET de potencia individuales pueden tener un costo inicial más alto en comparación con los BJT, sus beneficios generales a nivel del sistema a menudo resultan en ahorros de costos:
- Los circuitos de accionamiento simplificados reducen el número de componentes
- Una mayor eficiencia reduce los requisitos de refrigeración
- Una mayor confiabilidad reduce los costos de mantenimiento
- El tamaño más pequeño permite diseños compactos
8. Tendencias y mejoras futuras
Las ventajas de los MOSFET de potencia continúan mejorando con los avances tecnológicos:
Figura 7: Evolución y tendencias futuras de la tecnología MOSFET de potencia
