Por que se controla a tensión dos MOSFET?

Os MOSFET (transistores de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico) chámanse dispositivos controlados por voltaxe principalmente porque o seu principio de funcionamento depende principalmente do control da tensión de porta (Vgs) sobre a corrente de drenaxe (Id), en lugar de depender da corrente para controlala, xa que é o caso dos transistores bipolares (como os BJT). A seguinte é unha explicación detallada do MOSFET como dispositivo controlado por voltaxe:

Principio de funcionamento

Control de voltaxe de porta:O corazón dun MOSFET atópase na estrutura entre a súa porta, fonte e drenaxe, e unha capa illante (normalmente dióxido de silicio) debaixo da porta. Cando se aplica unha tensión á porta, créase un campo eléctrico debaixo da capa illante, e este campo cambia a condutividade da área entre a fonte e o drenaxe.

Formación de canles condutores:Para os MOSFET de canle N, cando a tensión de porta Vgs é o suficientemente alta (por riba dun valor específico chamado tensión de limiar Vt), os electróns do substrato de tipo P debaixo da porta son atraídos pola parte inferior da capa illante, formando un N- tipo canle condutor que permite a condutividade entre a fonte e o drenaxe. Pola contra, se Vgs é inferior a Vt, a canle condutora non se forma e o MOSFET está no corte.

Control de corrente de drenaxe:o tamaño da corrente de drenaxe Id está controlado principalmente pola tensión de porta Vgs. Canto máis alto sexa o Vgs, máis ampla formarase a canle condutora e maior será a corrente de drenaxe Id. Esta relación permite que o MOSFET actúe como un dispositivo de corrente controlada por voltaxe.

Vantaxes da caracterización piezoeléctrica

Alta impedancia de entrada:A impedancia de entrada do MOSFET é moi alta debido ao illamento da porta e da rexión fonte-dren por unha capa illante, e a corrente da porta é case cero, o que o fai útil en circuítos onde se require unha impedancia de entrada elevada.

Baixo ruído:Os MOSFET xeran un ruído relativamente baixo durante a operación, en gran parte debido á súa alta impedancia de entrada e ao seu mecanismo de condución unipolar da portadora.

Velocidade de conmutación rápida:Dado que os MOSFET son dispositivos controlados por voltaxe, a súa velocidade de conmutación adoita ser máis rápida que a dos transistores bipolares, que teñen que pasar polo proceso de almacenamento e liberación da carga durante a conmutación.

Baixo consumo de enerxía:No estado encendido, a resistencia da fonte de drenaxe (RDS(on)) do MOSFET é relativamente baixa, o que axuda a reducir o consumo de enerxía. Ademais, no estado de corte, o consumo de enerxía estática é moi baixo porque a corrente da porta é case cero.

En resumo, os MOSFET chámanse dispositivos controlados por voltaxe porque o seu principio de funcionamento depende en gran medida do control da corrente de drenaxe pola tensión da porta. Esta característica controlada por voltaxe fai que os MOSFET sexan prometedores para unha ampla gama de aplicacións en circuítos electrónicos, especialmente onde se require unha alta impedancia de entrada, baixo ruído, velocidade de conmutación rápida e baixo consumo de enerxía.