-Transistor MOSFET-
Tipos de MOSFET
Enriquecimiento
Es un tipo de transistor que normalmente está apagado (no conduce corriente) cuando no hay voltaje aplicado a la compuerta (gate). Solo empieza a conducir cuando se aplica una tensión adecuada entre la compuerta y la fuente (V<sub>GS</sub>), mayor a un cierto umbral de voltaje (V<sub>th</sub>).
Empobrecimiento
es un transistor que, a diferencia del tipo de enriquecimiento, ya conduce corriente en estado natural (sin voltaje en la compuerta). Es decir, está encendido por defecto.
Funcionamiento
corte
*El transistor está apagado.
*No hay canal inducido → no fluye corriente entre el drenador y la fuente (I<sub>D</sub> ≈ 0).
*El MOSFET actúa como un interruptor abierto.
saturación
*Se ha formado un canal de conducción.
*El MOSFET está encendido y actúa como una fuente de corriente controlada por V<sub>GS</sub>.
*La corriente de drenaje I<sub>D</sub> es casi constante (independiente de V<sub>DS</sub>).
región activa
El canal está parcialmente formado.
El MOSFET actúa como un resistor controlado por V<sub>GS</sub>.
La corriente I<sub>D</sub> depende tanto de V<sub>GS</sub> como de V<sub>DS</sub>
Características
Voltaje de umbral
*Es el mínimo voltaje entre compuerta y fuente (V<sub>GS</sub>) necesario para crear un canal conductor.
*Para MOSFET de canal N: V<sub>GS</sub> debe ser mayor que V<sub>th</sub> para encenderlo.
*Para MOSFET de canal P: V<sub>GS</sub> debe ser menor (más negativo) que V<sub>th</sub> para encenderlo.
*Típicos valores de V<sub>th</sub>: 0.3 V a 3 V (según tecnología).
capacitancias
El comportamiento de conmutación de cualquier MOSFET de potencia se ve muy afectado por los niveles de capacitancia parásita que se producen dentro del dispositivo. Las principales áreas de capacitancia que afectan al rendimiento de la conmutación son la capacitancia de la puerta a la fuente, CGS; la capacitancia de la puerta al drenaje, CGD; y la del drenaje a la fuente, CDS. Estas capacitancias no son lineales y dependen de la estructura del dispositivo y de las tensiones presentes en cada momento. Son el resultado de la capacitancia de óxido dependiente del sesgo y de la capacitancia de la capa de agotamiento dependiente del sesgo. Normalmente, a medida que aumentan las tensiones, las capas de agotamiento aumentan y los niveles de capacitancia disminuyen.
canal n y p
Canal N Tipo de portadores------------Electrones (negativos) Movilidad de portadores------Alta Velocidad de conmutación---Más rápida Voltaje de control-----------V<sub>GS</sub>positivo Corriente de drenaje--------Entra por drenador Uso común----------Más usado en lógica y potencia Canal P
Tipo de portadores-----------------Huecos (positivos)
Movilidad de portadores----------Baja
Velocidad de conmutación--------Más lenta Voltaje de control---------V<sub>GS</sub> negativo Corriente de drenaje--------------Sale por drenador Uso común----------------------En combinación CMOS ✅ Canal N se prefiere en potencia y velocidad.
✅ Canal P se usa como complemento en diseño CMOS.
Aplicaciones en electrónica de potencia
*Función del MOSFET: Actúa como interruptor principal de alta frecuencia.
*Ventajas: Baja R<sub>DS(on)</sub>, tiempos de conmutación cortos, alta eficiencia.
*Ejemplo: En un convertidor Buck, el MOSFET se enciende y apaga rápidamente para controlar el voltaje de salida.
Inversores (DC a AC)
Conmutadas (SMPS)
*Topologías comunes: Flyback, Forward, Half-Bridge, Full-Bridge.
*Función del MOSFET: Interrumpe y regula la energía que pasa por un transformador.
*Razón de uso: Su capacidad de operar a altas frecuencias reduce el tamaño de los inductores y transformadores.
Otros usos importantes:
*Amplificadores de señal---MOSFET en región de saturación para amplificación lineal
*Lógica digital (CMOS)-----Combinación de MOSFETs canal N y P en puertas lógicas
*Conmutación de cargas----Interruptor para encender motores, LEDs, relés, etc.
*Gate drivers y controladores----Etapa de interfaz entre microcontroladores y MOSFETs
*Protección electrónica-------MOSFETs como interruptores de protección (e-fuse, hot-swap)