1. Funcionament controlat per tensió
A diferència dels transistors d'unió bipolar (BJT) que són dispositius controlats per corrent, els MOSFET de potència estan controlats per tensió. Aquesta característica fonamental ofereix diversos beneficis significatius:
- Requisits simplificats d'accionament de la porta
- Menor consum d'energia en el circuit de control
- Capacitats de canvi més ràpides
- Sense problemes d'avaria secundària
Figura 1: Requisits simplificats d'accionament de la porta dels MOSFET en comparació amb els BJT
2. Rendiment de commutació superior
Els MOSFET de potència excel·lent en aplicacions de commutació d'alta freqüència, oferint nombrosos avantatges sobre els BJT tradicionals:
Figura 2: Comparació de velocitat de commutació entre MOSFET i BJT
| Paràmetre | MOSFET de potència | BJT |
|---|---|---|
| Velocitat de commutació | Molt ràpid (rang ns) | Moderat (interval μs) |
| Pèrdues de canvi | Baixa | Alt |
| Freqüència màxima de commutació | >1 MHz | ~100 kHz |
3. Característiques tèrmiques
Els MOSFET de potència presenten característiques tèrmiques superiors que contribueixen a la seva fiabilitat i rendiment:
Figura 3: Coeficient de temperatura de RDS (on) en MOSFET de potència
- El coeficient de temperatura positiu evita la fuga tèrmica
- Millor repartiment de corrent en funcionament en paral·lel
- Major estabilitat tèrmica
- Àrea operativa segura més àmplia (SOA)
4. Baixa resistència a l'estat
Els MOSFET de potència moderns aconsegueixen una resistència a l'estat extremadament baixa (RDS(on)), donant lloc a diversos avantatges:
Figura 4: Millora històrica en MOSFET RDS (activat)
5. Capacitat de paral·lelització
Els MOSFET de potència es poden connectar fàcilment en paral·lel per gestionar corrents més altes, gràcies al seu coeficient de temperatura positiu:
Figura 5: Compartició de corrent en MOSFET connectats en paral·lel
6. Robustesa i fiabilitat
Els MOSFET de potència ofereixen excel·lents característiques de robustesa i fiabilitat:
- No hi ha fenomen d'avaria secundari
- Díode corporal inherent per a protecció de voltatge invers
- Excel·lent capacitat d'allaus
- Alta capacitat dV/dt
Figura 6: Comparació de l'àrea operativa segura (SOA) entre MOSFET i BJT
7. Cost-efectivitat
Tot i que els MOSFET de potència individuals poden tenir un cost inicial més elevat en comparació amb els BJT, els seus beneficis generals a nivell de sistema sovint donen lloc a un estalvi de costos:
- Els circuits d'accionament simplificats redueixen el nombre de components
- Una major eficiència redueix els requisits de refrigeració
- Una major fiabilitat redueix els costos de manteniment
- La mida més petita permet dissenys compactes
8. Tendències i millores futures
Els avantatges dels MOSFET de potència continuen millorant amb els avenços tecnològics:
Figura 7: Evolució i tendències futures de la tecnologia MOSFET de potència
