MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors)

Así como podemos decir que el transistor bipolar se controla por corriente, los MOSFET son transistores controlados por tensión. Ello de debe al aislamiento (óxido de
Silicio) de la puerta respecto al resto del dispositivo. Existen dos tipos básicos de MOSFET,
los de canal

n y los de canal p, si bien en Electrónica de Potencia los más comunes son los

primeros, por presentar menores pérdidas y mayor velocidad de conmutación, debido a la
mayor movilidad de los electrones con relación a los agujeros.

Si bien el TBP fue inventado a finales de los años 40, ya en 1925 fue registrada una

patente que se refería a un método y un dispositivo para controlar el flujo de una corriente
eléctrica entre dos terminales de un sólido conductor. Así mismo, tal patente, que se puede
considerar como la precursora de los Transistores de Efecto de Campo, no redundó en un
componente práctico, puesto que entonces no había tecnología que permitiese la construcción
de los dispositivos. Esto se modificó en los años 60, cuando surgieron los primeros FETs,
pero aún con limitaciones importantes con respecto a las características de conmutación. En
los años 80, con la tecnología MOS, fue posible construir dispositivos capaces de conmutar
valores significativos de corriente y tensión, con velocidad superior al que se obtenía con los
bipolares.

Principio de funcionamiento y estructura

El terminal de puerta G (Gate) está aislado del semiconductor por óxido de silicio
(SiO2).La unión PN define un diodo entre la Fuente S (Source) y el Drenador D (Drain), el
cual conduce cuando VDS < 0. El funcionamiento como transistor ocurre cuando VDS > 0. Lafigura 2.22 muestra la estructura básica del transistor.

Cuando una tensión V

GS > 0 es aplicada, el potencial positivo en la puerta repele losagujeros en la región P, dejando una carga negativa, pero sin portadores libres. Cuando estatensión alcanza un cierto valor umbral (V

T), electrones libres (generados principalmente porefecto térmico) presentes en la región P son atraídos y forman un canal N dentro de la región P, por el cual se hace posible la circulación de corriente entre D y S. Aumentando V

GS, másportadores son atraídos, ampliando el canal, reduciendo su resistencia (R

DS), permitiendo elaumento de I

D. Este comportamiento caracteriza la llamada “región óhmica”

La circulación de I

D por el canal produce una caída de tensión que produce un “efecto

embudo

”, o sea, el canal es más ancho en la frontera con la región N+ que cuando se conecta

a la región N-. Un aumento de I

D lleva a una mayor caída de tensión en el canal y a un mayor

“

efecto embudo”, lo que conduciría a su colapso y a la extinción de la corriente. Obviamente

el fenómeno tiende a un punto de equilibrio, en el cual la corriente I

D se mantiene constante

para cualquier VDS, caracterizando una región activa o de saturación del MOSFET.

Obviamente, en Electrónica de Potencia nos interesa que un MOSFET trabaje en corte

o en óhmica (interruptor abierto o cerrado). Atención con los nombres de las zonas de trabajo,
que pueda causar confusión al lector cuando se habla de un bipolar y de un MOSFET.
Observar que la zona de saturación de un BJT corresponde a la zona Óhmica del MOSFET y
que la zona de saturación de éste corresponde a la zona activa del BJT.