MOSFET

1. 1
Transistor MOSFET
Integrantes: Aldo Basualto
Bruno Poli
Denys Jara
George Rocco
Matías Ureta
Profesor: Claudio Valencia
Asignatura: Electrónica 11735

2.  El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés metal-oxide-
semiconductor field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o
conmutar señales electrónicas.
 Principio básico patentado por primera vez por el austrohúngaro Julius Edgar Lilienfeld en 1925.
 En 1959, Dawon Kahng y Martin M. (John) Atalla en los Laboratorios Bell inventaron el MOSFET.
 El transistor MOSFET fue creado al colocar una capa aislante en la superficie de un semiconductor y luego
colocando un electrodo metálico de compuerta sobre el aislante.
 Existen dos tipos de transistores MOSFET, de Enriquecimiento y de Empobrecimiento.
2
Descripción

3.  Un transistor MOSFET es una evolución de la estructura MOS
 Surtidor (S) source
 Drenador (D) drain
 Compuerta (G) gate
 Sustrato (B) bulk
3
Estructura

4.  El MOSFET de empobrecimiento se forma a partir de una base de semiconductor, el cual se le
conoce como el sustrato. Se tienen dos regiones del mismo tipo de semiconductor, con una tercera
región del mismo tipo que funge como canal de conexión, estas tres regiones en sus extremos se
conectan a drenaje y a fuente.
4
MOSFET Empobrecimiento

5.  La fuente y el drenaje, están conectadas a un material tipo n (o p) mediante un contacto metálico.
En este caso no tenemos un canal que conecte estas terminales. La compuerta sigue
conectada a una placa metálica, separada al material del sustrato por un oxido de silicio, con
propiedades dieléctricas.
5
MOSFET Enriquecimiento

6. El transistor MOSFET, como veremos, está basado en la estructura MOS. En los
MOSFET de enriquecimiento, una diferencia de tensión entre el electrodo de la
Puerta y el substrato induce un canal conductor entre los contactos de Drenador y
Surtidor, gracias al efecto de campo. El término enriquecimiento hace referencia al
incremento de la conductividad eléctrica debido a un aumento de la cantidad de
portadores de carga en la región correspondiente al canal, que también es
conocida como la zona de inversión.
6
Características de Funcionamiento

7. Las características fundamentales de los MOSFETS son las siguientes:
• Máxima tensión drenador-fuente
• Máxima corriente de drenador
• Resistencia en conducción
• Tensiones umbral y máximas de puerta
• Velocidad de conmutación
7
Características Fundamentales

8. Corresponde a la tensión de ruptura de la unión que forman el substrato (unido
a la fuente) y el drenador. Se mide con la puerta cortocircuitada a la fuente. Se
especifica a qué pequeña circulación de corriente corresponde (por ejemplo, 0,25 mA).
Ayuda a clasificar los MOSFETS en:
Baja tensión: 15V, 30V, 45V, 55V, 60V, 80V.
Media tensión: 100V, 150V, 200V, 400V.
Alta tensión: 500V, 600V, 800V, 1000V.
La máxima tensión drenador-fuente de representa como VDSS o como V(BR)DSS.
8
Máxima Tensión Drenador-Fuente

9. El fabricante suministra dos valores (al menos):
Corriente continua máxima ID
Corriente máxima pulsada IDM
La corriente continua máxima ID depende de la
temperatura de la cápsula.
Por ejemplo: a 100ºC, ID=23·0,7=16,1A.
9
Máxima Corriente de Drenador

10. Es uno de los parámetro más importante en un MOSFET.
Cuanto menor sea, mejor es el dispositivo.
Se representa por las letras RDS(on).
Para un dispositivo particular, crece con la temperatura Para un
dispositivo particular, decrece con la tensión de puerta. Este
decrecimiento tiene un límite.
Comparando distintos dispositivos de valores de ID semejantes,
RDS(on) crece con el valor de VDSS.
En los últimos tiempos se han mejorado sustancialmente los
valores de RDS(on) en dispositivos de VDSS relativamente alta
(600-1000 V).
10
Resistencia en Conducción

11. La tensión puerta fuente debe alcanzar un valor
umbral para que comience a haber conducción entre
drenador y fuente. Los fabricantes definen la tensión
umbral VGS(TO) como la tensión puerta-fuente a la
que la corriente de drenador es 0,25 mA, o 1 mA Las
tensiones umbrales suelen estar en el margen de 2-
4V.
La tensión umbral cambia con la temperatura.
La máxima tensión soportable entre puerta y fuente
es típicamente de ± 20V.
11
Tensiones Umbral y Máximas de Puerta

12. Los MOSFET de potencia son más rápidos que otros dispositivos usados en electrónica de potencia (tiristores, transistores bipolares, IGBT, etc.).
La limitación en la rapidez está asociada a la carga de las capacidades parásitas del dispositivo. Se pueden distinguir esencialmente tres:
1) Capacidad de lineal, CGS
2) Capacidad de transición, CDS
3) Capacidad Miller, no lineal, CDG (muy importante)
Capacitancias típicas
Los fabricantes de MOSFET de potencia suministran información de tres capacidades distintas de las anteriores,
pero relacionadas con ellas:
1) Ciss = Cgs + Cgd con Vds=0 (aproximadamente capacidad de entrada)
2) Crss = Cdg (capacidad Miller)
3) Coss = Cds + Cdg (aproximadamente capacidad de salida)
La carga y la descarga de estas capacidades parásitas generan pérdidas que condicionan las máximas frecuencias de conmutación de los
MOSFET de potencia.
Además, en general estas capacidades parásitas retrasan las variaciones de tensión, ocasionando en muchos circuitos convivencia entre tensión
12
Velocidad de Conmutación

13. Cuando ya existe canal inducido y VDS va aumentando, el canal se contrae en el lado del Drenador,
ya que la diferencia de potencial Puerta-canal es en ese punto, más baja y la zona de transición más
ancha. Es decir, siempre que exista canal estaremos en región óhmica y el dispositivo presentará
baja resistencia.
La operación de un transistor MOSFET se puede dividir en tres regiones de operación diferentes,
dependiendo de las tensiones en sus terminales. Para un transistor MOSFET N de enriquecimiento
se tienen las siguientes regiones: región de corte, región óhmica y región de saturación.
13
Regiones de Operación

14. El transistor estará en esta región, cuando VGS < Vt. En estas condiciones el
transistor MOSFET, equivale eléctricamente a un circuito abierto, entre los
terminales del Drenador-Surtidor. De acuerdo con el modelo básico del
transistor, en esta región, el dispositivo se encuentra apagado. No hay
conducción entre Drenador y Surtidor, de modo que el MOSFET se comporta
como un interruptor abierto.
14
Región de Corte

15. Cuando un MOSFET está polarizado en la región óhmica, el valor de RDS(on) viene dado por la expresión:
VDS(on) = ID(on) x RDS(on)
En casi todas las hojas de datos, asocian el valor de RDS(on) a una corriente de Drenaje (ID) específica y el voltaje
Puerta-Surtidor. Por ejemplo, si VDS(on)=1V y ID(on)=100mA = 0’1 A; entonces
15
Región Óhmica
Así mismo, el transistor estará en la región óhmica, cuando VGS > Vt y VDS < ( VGS – Vt ). El MOSFET
equivale a una resistencia variable conectada entre el Drenador y Surtidor. El valor de esta resistencia varía
dependiendo del valor que tenga la tensión entre la Puerta y el Surtidor (VGS).

16. El transistor MOSFET entra en esta zona de funcionamiento cuando la
tensión entre el Drenador y el Surtidor (VDS) supera un valor fijo denominado
tensión de saturación (Vds sat) Drenador-Surtidor; este valor viene
determinado en las hojas características proporcionadas por el fabricante.
En esta zona, el MOSFET mantiene constante su corriente de Drenador (ID),
independientemente del valor de tensión que haya entre el Drenador y el
Surtidor (VDS). Por lo tanto, el transistor equivale a un generador de corriente
continua de valor ID.
Es decir; el MOSFET estará en esta región, cuando VGS > Vt y VDS > ( VGS –
Vt ).
O sea, estaremos en la región de saturación cuando el canal se interrumpe o
estrangula, lo que sucede cuando:
VDS ≥ VGS – VT → Región de saturación
.
16
Región de Saturación

17. Mosfet tipo N
• Nos permite incrementar la
circulación de
la corriente conforme
aumentamos la tensión en el
terminar Drain.
17
Características de Transferencia

18. Mosfet Tipo P
• Se polariza con tensión negativa
en el terminar Source, esto
permite que al aumentar la tensión
negativa aumentara la circulación
de la corriente.
18
Características de Transferencia

19. A medida que el voltaje en el electrodo superior aumenta aún más, los
electrones son atraídos hacia la superficie en un nivel de voltaje particular
que definiremos como voltaje umbral.
19
Transferencia

20.  Cualquier dispositivo semiconductor necesita la aplicación de una tensión y
corriente continua que lo prepare para funcionar de modo determinado.
 La red de polarización está formada por el conjunto de resistencias y fuentes de
alimentación continua que se incluyen para polarizar el dispositivo.
 Los MOSFET de potencia son muy populares para aplicaciones de baja tensión,
baja potencia y conmutación resistiva en altas frecuencias, como fuentes de
alimentación conmutadas, motores sin escobillas y aplicaciones como robótica,
CNC y electrodomésticos.
20
Polarización

21. 21
Configuración de la Polarización

22. • Los FET presentan una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacidad
de entrada
• Los FET se pueden dañar debido a la electricidad estática.
22
Desventajas

23.  Una de las principales ventajas de un MOSFET es que casi no requiere
corriente de entrada para controlar la corriente de carga
 Los MOSFETs proporcionan una mayor eficiencia mientras operan a
tensiones más bajas.
 La puesta en paralelo del MOSFET es más fácil que la de los transistores
para manejar una corriente alta, porque el MOSFET tiene un coeficiente
de resistencia positivo
23
Ventajas

24. A través de la realización de este trabajo de investigación hemos podido comprender la importancia de
los circuitos integrados MOS, tanto en los sistemas industriales como en la vida cotidiana. La tecnología
MOS, debido a sus propiedades, constituye la piedra angular de la microelectrónica actual, y dado que
los dispositivos electrónicos abundan la totalidad de los campos al día de hoy es imprescindible.
Además de la importancia de los circuitos integrados MOS, hemos aprendido los principios de
funcionamiento de éstos, haciendo especial hincapié en los principios de funcionamiento del transistor
MOSFET, que es el elemento básico de construcción de todos los circuitos MOS. Por lo tanto
la conclusión es que tanto la invención como el desarrollo de
la tecnología MOS aumentando la velocidad de computación, la capacidad de
las memorias así como consiguiendo reducir cada vez más el tamaño de los dispositivos,
ha supuesto un gran paso adelante en el uso y disfrute de los aparatos electrónicos,
que como es sabido nos facilitan enormemente la vida.
24
Conclusiones

25. • García, V. (2012, 15 noviembre). El Transistor MOSFET – Electrónica Práctica Aplicada.
https://www.diarioelectronicohoy.com. https://www.diarioelectronicohoy.com/blog/el-transistor-mosfet
• Principios y Funcionamientos del Mosfet. (2021, 3 enero). https://transistores.info
• https://transistores.info/principios-y-funcionamientos-del-mosfet/
• MOSFET. (2020, 5 agosto). https://www.areatecnologia.com.
https://www.areatecnologia.com/electronica/mosfet.html
• Transistor MOSFET. (2019, 4 marzo). https://www.ecured.cu. https://www.ecured.cu/Transistor_MOSFET
• López, P. (2020, 1 octubre). ¿Qué es un MOSFET y para qué sirve? https://www.geeknetic.es.
https://www.geeknetic.es/MOSFET/que-es-y-para-que-sirve
• Principios de Electrónica Séptima edición- Albert Malvino, David J. Bates. Mc Graw-Hill / Interamericana de
España, S. A. U.
25
Bibliografía