mosfet explicación
DESCRIPTION
Funcionamiento del mosfet detalladoTRANSCRIPT
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etalxide emiconductorield ffect ransistor
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Transistores de efecto de campo
JFET MOSFET
1930 - Concepto basico.
1960 - Comercializacin
1980 - Popularizacin
Comparacin con los BJT Los transistores MOS ocupan menos espacio. Su proceso de fabricacin es tambin ms simple. Existe un gran nmero de funciones lgicas que pueden
ser implementadas nicamente con transistores MOS
BJT(Bipolar Junction Transistor) Transistores de unin bipolar
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Fue ideado tericamente por el alemn Julius Von Edgar Lilienfeld en 1930, aunque debido a problemas de carcter
tecnolgico y el desconocimiento acerca de cmo se comportan los electrones sobre la superficie del
semiconductor no se pudieron fabricar hasta dcadas ms tarde.
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Es un transistor utilizado para amplificar o conmutar seales electrnicas.
Es un arreglo de cientos de transistores integrados en un sustrato de
silicio. Es un dispositivo controlado por tensin.
Es un dispositivo extremadamente veloz en virtud a la pequea
corriente necesaria para estrangular o liberar el canal.
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Enriquecimiento Empobrecimiento
Conmutacin digital,
proceso bsico que
fundamenta los
ordenadores
modernos
Tiene un uso
limitado,
principalmente en
circuitos de
radiofrecuencia.
Se usa mucho
Circuitos discretos Circuitos integrados
Interruptores de
potencia
Tipos
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Canal N Canal P
G - Puerta (GATE)
D - Drenador (DRAIN)
S - Surtidor o fuente (SOURCE)
G
D
S
G
D
S
G
D
S
G
D
S
Canal N Canal P
MOSFET acumulacin
(Enriquecimiento)
MOSFET deplexin
(Empobrecimiento)
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Principio de funcionamiento:
Se basan en el efecto de campo entre estas dos placas separadas por un dielectrico
Se muestra como un corto circuito pero se regular con un voltaje positivo o negativo
Capasitor
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Principio de funcionamiento:
S se aplica un voltaje positivo, la placa superior se carga positivamente
S aumenta el voltaje, la densidad de campo elctrico aumenta.
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Principio de funcionamiento:
Lo mismo aplica al cargar negativamente, la placa superior se carga negativamente
S aumenta el voltaje, la densidad de campo elctrico aumenta.
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Para entender mejor su funcionamiento, se realizarn cambios
La placa superior seguir siendo igual y la placa inferior se cambiar por un semiconductor, en este caso un semiconductor tipo p (huecos).
Principio de funcionamiento:
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S se aplica un voltaje positivo la placa superior se carga positivamente
Esta carga positiva tratar de repeler los huecos hacia la parte inferior del semicondutor
Principio de funcionamiento:
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Al aumentarse el potencial aparece una regin verde llamada Regin de carga espacial
Los huecos que estaban distribuidos uniformemente, estn siendo desplazados hacia la parte inferior del semiconductor
Impuresas aceptores
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Cuando el voltaje es muy intenso los portadores minoritarios en el semiconductor son atraidos haca la superficie del semicondutor
Incremento de electrones
Hace que el semiconductor pase de ser p a ser semiconductor tipo n, solamente en la superficie del conductor.
Principio de funcionamiento:
-
Principio de funcionamiento:
Al incrementarse el voltaje, se enriquese el incremento de electrones (canal)
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Principio de funcionamiento:
Se basan en el efecto de campo entre estas dos placas separadas por un dielectrico
Se muestra como un corto circuito pero se regular con un voltaje positivo o negativo
Capasitor
-
Principio de funcionamiento:
S se aplica un voltaje positivo, la placa superior se carga positivamente
S aumenta el voltaje, la densidad de campo elctrico aumenta.
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Principio de funcionamiento:
Lo mismo aplica al cargar negativamente, la placa superior se carga negativamente
S aumenta el voltaje, la densidad de campo elctrico aumenta.
-
Para entender mejor su funcionamiento, se realizarn cambios
La placa superior seguir siendo igual y la placa inferior se cambiar por un semiconductor, en este caso un semiconductor tipo p (huecos).
Principio de funcionamiento:
-
S se aplica un voltaje positivo la placa superior se carga positivamente
Esta carga positiva tratar de repeler los huecos hacia la parte inferior del semicondutor
Principio de funcionamiento:
-
Al aumentarse el potencial aparece una regin verde llamada Regin de carga espacial
Los huecos que estaban distribuidos uniformemente, estn siendo desplazados hacia la parte inferior del semiconductor
Impuresas aceptores
Principio de funcionamiento:
-
Cuando el voltaje es muy intenso los portadores minoritarios en el semiconductor son atraidos haca la superficie del semicondutor
Incremento de electrones
Hace que el semiconductor pase de ser p a ser semiconductor tipo n, solamente en la superficie del conductor.
Principio de funcionamiento:
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Puntos rojos Electrones
Cuadritos - Huecos
Al aumentarse un voltaje se ve claramente que los electrones se van a la superficie del semicondutor y los huecos al inferior de la misma.
Principio de funcionamiento:
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Aqu se muestra ya un diagrama ms complejo
Para que funcione como transistor se debe
aprovechar el canal que se forma.
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El objetivo es unir la regin de fuente y drenaje mediante
un canal, para que por ese canal pueda fluir la corriente
Malla VDS
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El control de la corriente se establecer por el campo elctrico producido por la compuerta y el sustrato.
Entre estos dos se forma un capasitor.
(Lo ya explicado anteriormente)
Malla VGS
-
Como ya se vio anteriormente, al
incrementar el voltaje se forma un canal.
Este canal se forma desde los 6v, ese es nuestro voltaje
critico.
VT= Voltaje umbral
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Para que pueda fluir la corriente entre fuente y Drenaje, se necesita una
fuente externa para que se pueda generar corriente
-
El voltaje se incrementa, ms sin embargo no es suficiente
para que pueda fluir la corriente
-
Al llegar a los 6v en adelante hay canal, por lo tanto hay
flujo de corriente
Mientras aumenta el voltaje aumenta la corriente.
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S VGS llega al maximo En este caso a 10v la malla
ser controlada por VDS.
Hasta llegar a un punto en que la corriente no cambiar
y solo disminuir si regulamos V GS.
Siempre y cuando halla canal.
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UDS (V)
ID (mA) UGS
2 4 6 8
10
20
30
40
4
6
8
10
Por debajo de esta tensin no se forma el canal
Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulacin de canal N
Curvas caractersticas
A partir de un cierto valor de UGS se forma el canal entre drenador y fuente. Por debajo de este lmite el transistor est en corte.
Dependiendo de la tensin UDS se puede tener un equivalente resistivo o de fuente de corriente entre D y S
G
D
SU G S
ID
U D S
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Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulacin de canal P
Curvas caractersticas
G
D
SU G S
ID
U D S
UDS (V)
ID (mA) UGS
-2 -4 -6 -8
-10
-20
-30
-40
-4
-6
-8
-10
Canal P: comportamiento equivalente al del MOSFET de canal N pero con los sentidos de tensiones y corrientes invertidos
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Estructura y funcionamiento de un MOSFET de deplexin de canal N
P
N N
D
G S
n
Difusin hecha duranteel proceso de fabricacin
UDS (V)
ID (mA) UGS
2 4 6 8
10
20
30
40
-2
0
2
Ya hay canalformado
En los MOSFET de deplexin el canal se forma mediante una difusin adicional durante el proceso de fabricacin
Con tensin UGS nula puede haber circulacin de corriente de drenador
Es necesario aplicar tensin negativa UGS para cerrar el canal
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Bibliografa:
Principios de electrnica. Principios de Electrnica, de Albert Paul
Malvino, edit. Mc Graw Hill quinta edicin, Espaa 1994. Captulo 1 Introduccin. Captulo 14 MOSFET
Youtube, Fernando Ramirez (2014) 19.1 Funcionamiento de los Transistores MOSFET y JFET. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=5dNvnTPTwRo