Este documento describe el funcionamiento y características de los transistores MOSFET. Explica que los MOSFET tienen cuatro partes principales (puerta, fuente, drenador y cuerpo) y funcionan como interruptores controlados por tensión, conduciendo corriente entre fuente y drenador solo cuando se aplica una tensión de umbral a la puerta. También compara los MOSFET de enriquecimiento y deplexión, y proporciona curvas características e instrucciones sobre cómo polarizarlos correctamente.

1. CURSO:INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA I
INTEGRANTES:
ESPINO MARTINEZ LUIS
QUINTEROS RIVERA LUIS
SALAZAR GOMES FERNANDO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL
CALLAO
TEMA: TRANSISTORES
MOSFETS

2. MOSFET
¿Qué es y cómo se utiliza?
El MOSFET es un dispositivo semiconductor que se
usa para la conmutación (como interruptor de
señal) y para la amplificación de señales.
Su nombre completo es el de ‘Transistor de Efecto
de Campo Metal-Óxido-Semiconductor’ (o según
sus siglas en ingles ‘Metal Oxide Semiconductor
Field Effect Transistor’). Recibe este nombre, debido
a la constitución del propio transistor.

3. PARTES DE UN MOSFET
Esta conformado por 4 partes, 3 de ellas son las
patillas (source: fuente, drain: drenador o
drenaje, gate: puerta o compuerta) y el resto del
dispositivo conocido con el nombre de ‘cuerpo’.

4. FUNCIONAMIENTO BÁSICO DE UN
MOSFET
El MOSFET conduce corriente eléctrica entre dos de las patillas (fuente y drenaje),
solo y únicamente cuando se aplica una tensión en la patilla compuerta.
El MOSFET controla el paso de la corriente entre el sumidero o fuente (source) y una
salida terminal que es el drenador (drain), mediante la aplicación de una tensión (con
una tensión mínima llamada tensión de umbral) en el terminal puerta (gate).
Este transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por
tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente
entre drenador y fuente.

5. VENTAJA Y ESTRUCTURA DEL MOSFET
VENTAJA: Se requiere de muy baja potencia y muy baja diferencia de
potencial para poder permitir el paso de la corriente.
ESTRUCTURA: Esta constituido internamente por un semiconductor (n o p)
llamado sustrato. Sobre este semiconductor se funden el sumidero y drenaje
(entrada y salida), siendo ambos de naturaleza contraria a la del sustrato.

6. Los transistores de efecto de campo de metal-óxido-
semiconductor, MOSFET
ATE-UO Trans 99
DS G
+
P-
Substrato
N+ N+
SiO2
Contactos
metálicosMetal
GS D
Nombre
Metal
Óxido
Semiconductor
Estructura
MOSFET de enriquecimiento
(acumulación) de canal N
G
D
S
Substrato
Símbolo G
D
S
MOSFET de
enriquecimiento de
canal P
Símbolo

7. ++ ++
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+- - - -
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+
Principios de operación de los MOSFET (I)
ATE-UO Trans 100
V1
+ + + +
- - - -
Zona de transición
(con carga espacial)
V2 > V1
+ + + +
+++ +++
- - - -- -
- -
Se empieza a formar una capa de
electrones (minoritarios del
substrato)

8. V3 = V TH > V2
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+
++++ ++++
- - - -
- - - -
Principios de operación de los MOSFET (II)
ATE-UO Trans 101
Esta capa de minoritarios es
llamada “capa de inversión”
Esta capa es una zona de
transición (no tiene casi
portadores de carga)
Cuando la concentración de los electrones en la capa formada es igual a la
concentración de los huecos de la zona del substrato alejada de la puerta,
diremos que empieza la inversión. Se ha creado artificialmente una zona N tan
dopada como la zona P del substrato. La tensión a la que esto ocurre es llamada
“tensión umbral” (“threshold voltage”), VTH.

9. Principios de operación de los MOSFET (III)
ATE-UO Trans 102
V4 > V TH
G
DS
P
P-
Substrato
N+ N+
+++++ +++++
- - - -
- - - - - -
Situación con tensión mayor
que la de umbral
VGS
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
+++++ +++++
- - - -
- - - - - -
VDS
•Conectamos la fuente al
substrato.
•Conectamos una fuente de tensión
entre los terminales fuente y
drenador.
¿Cómo es la corriente de drenador?
ID

10. Principios de operación de los
MOSFET (IV)
ATE-UO Trans 103
•Existe un canal entre drenador y
fuente constituido por la capa de
inversión que se ha formado.
•Con tensiones VDS pequeñas (<<VGS),
el canal es uniforme.
VGS
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
+++++ +++++
- - - -
- - - - - -
VDS 0 ID 0
VGS
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
+++++ +++++
- - - - -
VDS =VDS1 >0
ID
- - - - -
•El canal se empieza a contraer según
aumenta la tensión VDS.
•La situación es semejante a la que se
da en un JFET.

11. •El canal formado se contrae
totalmente cuando VDS = VDSPO.
•Cuando VDS > VDSPO, el MOSFET se
comporta como una fuente de
corriente (como en el caso de los
JFET).
VGS
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
+++++ +++++
VDS2=VDSPO >VDS1
ID
- - -
- - - - - - -
VGS
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
+++++ +++++
VDS3 >VDSPO
ID
- - -
- - - - - - -
ATE-UO Trans 104
Principios de operación de
los MOSFET (V)

12. Si VGS = 0, la corriente de drenador es prácticamente nula. En general, si VGS <VTH, no
hay casi canal formado y, por tanto, no hay casi corriente de drenador.
VDS1
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
ID0
ATE-UO Trans 105
Principios de operación de los MOSFET (VI)
G
DS
P-
Substrato
N+ N+
ID0
VDS2 > VDS1

13. Curvas características de un MOSFET de
enriquecimiento de canal N
ATE-UO Trans 106
Muy importante
ID [mA]
VDS [V]
4
2
42 60
•Curvas de salida
•Curvas de entrada:
No tienen interés (puerta aislada
del canal)
VGS < VTH = 2V
VGS = 2,5V
VGS = 3V
VGS = 3,5V
VGS = 4V
VGS = 4,5V
Referencias
normalizadas
+
-
VDS
ID
+
-
VGS
G
D
S

14. Análisis gráfico de un MOSFET en fuente común
ATE-UO Trans 107
VDS [V]
ID [mA]
4
2
84 120
VGS = 2,5V
VGS = 3V
VGS = 3,5V
VGS = 4V
VGS = 4,5V
VGS = 0V < 2,5V < 3V < 3,5V < 4V
Comportamiento resistivo
Comportamiento como fuente de corriente
VGS < VTH = 2V
< 4,5V
Comportamiento como circuito abierto
Muy
importante
+
-
VDS
ID
+
-
VGS
2,5KW
10VG
D
S

15. Cálculo de las corrientes en la zona de fuente de corriente
(canal contraído) y de la tensión umbral
ATE-UO Trans 108
Ecuaciones no demostradas:
IDPO  (VGS - VTH)2·Z·mn·Cox/2LC
VTH  2·fF + (ers·xox/erox)·(4·q·NA·fF/(ers·e0))1/2
Z = longitud en el eje perpendicular a la representación.
Cox = Capacidad del óxido por unidad de área de la puerta.
ers, erox y e0 = permitividades relativas del semiconductor y del óxido y permitividad
absoluta.
xox = grosor del óxido debajo de la puerta.
fF =VT·ln(NA/ni)

16. G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+N-
Los MOSFET de deplexión (I)
ATE-UO Trans 109
•Existe canal sin necesidad de aplicar tensión a
la puerta. Se podrá establecer circulación de
corriente entre drenador y fuente sin
necesidad de colocar tensión positiva en la
puerta.
V1
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+
+++ +++
N-
- - - - - -
+
-
VGS=V1
•Modo ACUMULACIÓN:
Al colocar tensión positiva en la
puerta con relación al canal, se
refuerza el canal con más
electrones procedentes del
substrato. El canal podrá conducir
más.

17. Los MOSFET de deplexión (II)
ATE-UO Trans 110
V1
+
-
VGS=-V1
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+
N-
•Operación en modo DEPLEXIÓN:
Se debilita el canal al colocar tensión negativa en la puerta con relación al substrato.
El canal podrá conducir menos corriente.
- - - - - -
+ + + + + +

18. Los MOSFET de deplexión (III)
ATE-UO Trans 111
•Cuando se aplica tensión entre drenador y fuente se empieza a contraer el canal,
como ocurre en los otros tipos de FET ya estudiados. Esto ocurre en ambos modos de
operación.
VDS
ID
V1
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+
+++ +++
N-
- - - -
- -
Modo acumulación
VDS
ID
V1
G
DS
+
P-
Substrato
N+ N+
- - - - - -
N-
+ + + + + +
+ +
Modo deplexión

19. Muy importante
DeplexiónID [mA]
VDS [V]
4
2
42 60
VGS < -1,5V
VGS = -1V
VGS = -0,5V
VGS = 0V
VGS = 0,5V
VGS = 1V
Modo acumulación
Modo deplexión
Comparación entre las curvas características de los
MOSFET de enriquecimiento y de deplexión
ATE-UO Trans 112
ID [mA]
VDS [V]
4
2
42 60
VGS < VTH = 2V
VGS = 2,5V
VGS = 3V
VGS = 3,5V
VGS = 4V
VGS = 4,5V
Enriquecimiento

20. Canal N
Canal P
Comparación entre los símbolos de los MOSFET de
enriquecimiento y de deplexión con ambos tipos de canal
ATE-UO Trans 113
G
D
S
Tipo enriquecimiento
G
D
STipo deplexión
D
Tipo enriquecimiento
G
S
G
D
STipo deplexión

21. Comparación de los circuitos de polarización para trabajar
en zona resistiva o en zona de fuente de corriente con
MOSFET de ambos tipos de canal
ATE-UO Trans 114
Hay que invertir los sentidos reales de tensiones y corrientes para
operar en los mismas zonas de trabajo.
+
-
VDS
ID
+
-
VGS
R
V2
G
D
S
V1
Canal N
+
-
VDS
-ID
+
-
VGS
R
V2
G
D
S
V1
Canal P

22. Precauciones en el uso de transistores MOSFET
ATE-UO Trans 116
G
D
S
DS G
+
P-
Substrato
N+ N+
•El terminal puerta al aire es muy sensible a los ruidos.
•El óxido se puede llegar a perforar por la electricidad estática de los dedos. A veces se
integran diodos zener de protección.
•Existe un diodo parásito entre fuente y drenador en los MOSFET de enriquecimiento.