Els MOSFET (transistors d'efecte de camp semiconductors d'òxid metàl·lic) s'anomenen dispositius controlats per tensió principalment perquè el seu principi de funcionament es basa principalment en el control de la tensió de la porta (Vgs) sobre el corrent de drenatge (Id), en lloc de dependre del corrent per controlar-lo, ja que és el cas dels transistors bipolars (com els BJT). A continuació es mostra una explicació detallada del MOSFET com a dispositiu controlat per tensió:
Principi de funcionament
Control de voltatge de la porta:El cor d'un MOSFET es troba a l'estructura entre la seva porta, font i drenatge, i una capa aïllant (normalment diòxid de silici) sota la porta. Quan s'aplica una tensió a la porta, es crea un camp elèctric sota la capa aïllant, i aquest camp canvia la conductivitat de l'àrea entre la font i el desguàs.
Formació del canal conductor:Per als MOSFET de canal N, quan la tensió de la porta Vgs és prou alta (per sobre d'un valor específic anomenat tensió de llindar Vt), els electrons del substrat de tipus P per sota de la porta s'atreuen a la part inferior de la capa aïllant, formant un N- tipus de canal conductor que permet la conductivitat entre la font i el desguàs. Per contra, si Vgs és inferior a Vt, el canal conductor no es forma i el MOSFET està en tall.
Control de corrent de drenatge:la mida del corrent de drenatge Id està controlada principalment per la tensió de la porta Vgs. Com més alt és el Vgs, més ample es forma el canal conductor i més gran és el corrent de drenatge Id. Aquesta relació permet que el MOSFET actuï com un dispositiu de corrent controlat per tensió.
Avantatges de la caracterització piezoeléctrica
Alta impedància d'entrada:La impedància d'entrada del MOSFET és molt alta a causa de l'aïllament de la porta i de la regió font-drenatge mitjançant una capa aïllant, i el corrent de la porta és gairebé nul, la qual cosa la fa útil en circuits on es requereix una alta impedància d'entrada.
Baix soroll:Els MOSFET generen un soroll relativament baix durant el funcionament, en gran part a causa de la seva alta impedància d'entrada i el seu mecanisme de conducció unipolar.
Velocitat de commutació ràpida:Com que els MOSFET són dispositius controlats per tensió, la seva velocitat de commutació sol ser més ràpida que la dels transistors bipolars, que han de passar pel procés d'emmagatzematge i alliberament de càrrega durant la commutació.
Baix consum d'energia:En l'estat encès, la resistència de la font de drenatge (RDS(on)) del MOSFET és relativament baixa, cosa que ajuda a reduir el consum d'energia. A més, en l'estat de tall, el consum d'energia estàtica és molt baix perquè el corrent de la porta és gairebé zero.
En resum, els MOSFET s'anomenen dispositius controlats per tensió perquè el seu principi de funcionament depèn en gran mesura del control del corrent de drenatge per la tensió de la porta. Aquesta característica controlada per tensió fa que els MOSFET siguin prometedors per a una àmplia gamma d'aplicacions en circuits electrònics, especialment on es requereix una alta impedància d'entrada, baix soroll, velocitat de commutació ràpida i baix consum d'energia.
Hora de publicació: 16-set-2024
