¿Por qué se controla el voltaje de los MOSFET?

Los MOSFET (transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico) se denominan dispositivos controlados por voltaje principalmente porque su principio de funcionamiento se basa principalmente en el control del voltaje de compuerta (Vgs) sobre la corriente de drenaje (Id), en lugar de depender de la corriente para controlarla, como Es el caso de los transistores bipolares (como los BJT). La siguiente es una explicación detallada del MOSFET como dispositivo controlado por voltaje:

Principio de funcionamiento

Control de voltaje de puerta:El corazón de un MOSFET reside en la estructura entre su compuerta, fuente y drenaje, y una capa aislante (generalmente dióxido de silicio) debajo de la compuerta. Cuando se aplica voltaje a la puerta, se crea un campo eléctrico debajo de la capa aislante y este campo cambia la conductividad del área entre la fuente y el drenaje.

Formación de canales conductores:Para los MOSFET de canal N, cuando el voltaje de la puerta Vgs es lo suficientemente alto (por encima de un valor específico llamado voltaje umbral Vt), los electrones en el sustrato tipo P debajo de la puerta son atraídos hacia la parte inferior de la capa aislante, formando un N- Canal conductor tipo que permite la conductividad entre la fuente y el drenaje. Por el contrario, si Vgs es inferior a Vt, el canal conductor no se forma y el MOSFET está en corte.

Control de corriente de drenaje:el tamaño de la corriente de drenaje Id está controlado principalmente por el voltaje de puerta Vgs. Cuanto mayor sea el Vgs, más ancho se formará el canal conductor y mayor será la corriente de drenaje Id. Esta relación permite que el MOSFET actúe como un dispositivo de corriente controlado por voltaje.

Ventajas de la caracterización piezoeléctrica

Alta impedancia de entrada:La impedancia de entrada del MOSFET es muy alta debido al aislamiento de la puerta y la región fuente-drenaje mediante una capa aislante, y la corriente de la puerta es casi nula, lo que lo hace útil en circuitos donde se requiere una alta impedancia de entrada.

Bajo nivel de ruido:Los MOSFET generan un ruido relativamente bajo durante el funcionamiento, en gran parte debido a su alta impedancia de entrada y su mecanismo de conducción de portadora unipolar.

Velocidad de conmutación rápida:Dado que los MOSFET son dispositivos controlados por voltaje, su velocidad de conmutación suele ser más rápida que la de los transistores bipolares, que tienen que pasar por el proceso de almacenamiento y liberación de carga durante la conmutación.

Bajo consumo de energía:En el estado encendido, la resistencia de la fuente de drenaje (RDS (encendido)) del MOSFET es relativamente baja, lo que ayuda a reducir el consumo de energía. Además, en el estado de corte, el consumo de energía estática es muy bajo porque la corriente de la puerta es casi cero.

En resumen, los MOSFET se denominan dispositivos controlados por voltaje porque su principio de funcionamiento depende en gran medida del control de la corriente de drenaje por parte del voltaje de la compuerta. Esta característica controlada por voltaje hace que los MOSFET sean prometedores para una amplia gama de aplicaciones en circuitos electrónicos, especialmente donde se requiere alta impedancia de entrada, bajo ruido, velocidad de conmutación rápida y bajo consumo de energía.