MOSFET - Transistores de Efeito de Campo de Silício de Óxido Metálico

Os MOSFETs ou transistores de efeito de campo de silício de óxido metálico foram inventados para superar as desvantagens dos FETs, como operação lenta, alta resistência ao dreno e impedância de entrada moderada. Neste artigo, vamos aprender sobre os fundamentos do MOSFET.

Noções básicas de MOSFET

O que é um MOSFET?

A palavra MOSFET é a sigla em inglês para "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor", também conhecido como transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico.

Os transistores de efeito de campo de silício de óxido metálico comumente conhecidos como MOSFETs são dispositivos eletrônicos usados ​​para alternar ou amplificar tensões em circuitos. É um dispositivo controlado por corrente e é construído por três terminais. Os terminais do MOSFET são nomeados da seguinte forma:

• Fonte
• Portão
• Ralo
• Corpo

Figura 1: Paramentos e escolha
para montagem de fontes

Esquema de um MOSFET
CANL N E CANAL P

Figura 3 um MOSFET DE USO COMUM 

Construção MOSFET

O circuito do MOSFET é tipicamente representado da seguinte forma:

• O semicondutor tipo p forma a base do MOSFET.
• Os dois tipos de base são altamente dopados com uma impureza do tipo n que é marcada como n+ no diagrama.
• Das regiões fortemente dopadas da base, originam-se os terminais fonte e dreno.
• A camada do substrato é revestida com uma camada de dióxido de silício para isolamento.
• Uma fina placa metálica isolada é mantida em cima do dióxido de silício e atua como um capacitor.
• O terminal do portão é retirado da placa metálica fina.
• Um circuito DC é então formado conectando uma fonte de tensão entre essas duas regiões do tipo n.
• Mais abaixo continuaremos a mostrar mais sobre o funcionamento dos transistores mosfet

Princípio de funcionamento do MOSFET

Quando a tensão é aplicada à porta, é gerado um campo elétrico que altera a largura da região do canal, onde os elétrons fluem. Quanto maior a região do canal, melhor será a condutividade de um dispositivo.

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Tipos de MOSFET

A classificação do MOSFET com base na construção e no material utilizado é apresentada abaixo no fluxograma.

Os MOSFETs são de duas classes: modo de aprimoramento e modo de depleção . Cada classe está disponível como canal n ou canal p; portanto, no geral, eles registram até quatro tipos de MOSFETs.

Modo de esgotamento

Quando não há tensão no terminal da porta, o canal mostra condutância máxima. Quando a tensão no terminal da porta é positiva ou negativa, a condutividade do canal diminui.

Modo de aprimoramento

Quando não há tensão no terminal da porta, o dispositivo não conduz. Quando há a tensão máxima no terminal da porta, o dispositivo mostra uma condutividade aprimorada.

Os MOSFETs de canal N são abreviados como NMOS e são representados simbolicamente conforme mostrado na figura abaixo:

Da mesma forma, os MOSFETs do canal P são abreviados como PMOS e são representados simbolicamente da seguinte forma:

Regiões de operação do MOSFET

Um MOSFET exibe três regiões de operação. Aqui, vamos discutir essas regiões.

Região de corte

A região de corte é uma região na qual não haverá condução e, como resultado, o MOSFET estará DESLIGADO. Nesta condição, o MOSFET se comporta como uma chave aberta.

Região ôhmica

A região ôhmica é uma região onde a corrente ( I DS ) aumenta com o aumento do valor de V DS . Quando os MOSFETs são feitos para operar nesta região, eles são usados ​​como amplificadores.

Região de saturação

Na região de saturação, os MOSFETs têm sua I DS constante apesar do aumento de V DS e ocorre quando V DS excede o valor da tensão de pinch- off VP . Nesta condição, o dispositivo atuará como uma chave fechada através da qual flui um valor saturado de I DS . Como resultado, essa região de operação é escolhida sempre que os MOSFETs são necessários para realizar operações de comutação.

MOSFET como switch

MOSFETs são comumente usados ​​como switches. O circuito abaixo mostra a configuração do MOSFET quando usado como switch.

MOSFET como switch

No arranjo do circuito, um MOSFET de canal N no modo Enhancement é usado para ligar e desligar uma lâmpada simples. A tensão de destino de entrada V gs é ajustada para uma tensão positiva apropriada para ligar o dispositivo e o nível de tensão é definido para um valor negativo ou zero para desligá-lo.

As características de comutação para MOSFET de canal N e canal P estão resumidas na tabela abaixo:

MOSFET x BJT cuidado para não se confundir na hora da escolha desses componentes para o desenvolvimento do seu projeto.

Nesta seção, vamos discutir algumas diferenças entre MOSFET e BJT.

Aplicações do MOSFET em projetos distintos.

• As aplicações de radiofrequência usam amplificadores MOSFET extensivamente.
• O MOSFET se comporta como um elemento de circuito passivo.
• Os MOSFETs de potência podem ser usados ​​para regular motores DC.
• MOSFETs são usados ​​no projeto do circuito chopper.

Vantagens do MOSFET em suas aplicações. 

• Os MOSFETs operam com maior eficiência em tensões mais baixas.
• A ausência de corrente de porta resulta em alta impedância de entrada, produzindo alta velocidade de comutação.

Desvantagens do MOSFET em suas aplicações

• Os MOSFETs são vulneráveis ​​a danos por cargas eletrostáticas devido à fina camada de óxido.
• As tensões de sobrecarga tornam os MOSFETs instáveis.

Perguntas frequentes sobre MOSFET

O que é um MOSFET?

Os transistores de efeito de campo de silício de óxido metálico ou MOSFET são um dispositivo de quatro terminais controlado por corrente que é usado para fins de comutação e amplificação.

O MOSFET pode conduzir em ambas as direções?

Sim, os MOSFETs são bidirecionais.

Quantos tipos de MOSFETs existem?

Os MOSFETs são de duas classes: modo de aprimoramento e modo de depleção . Cada classe está disponível como canal n ou canal p; portanto, no geral, eles registram até quatro tipos de MOSFETs.

Quais são as regiões de operação do MOSFET?

Existem três regiões de operação e são denominadas como: região de corte, região ôhmica e região de saturação.

Qual é a diferença entre um MOSFET e um BJT?

MOSFET é um dispositivo controlado por tensão, enquanto um BJT é um dispositivo controlado por tensão.

By Jose Nildo Lima Técnico em Eletrônica e Informática