1. Operação controlada por tensão
Ao contrário dos transistores de junção bipolar (BJTs), que são dispositivos controlados por corrente, os MOSFETs de potência são controlados por tensão. Esta característica fundamental oferece vários benefícios significativos:
- Requisitos simplificados de acionamento de portão
- Menor consumo de energia no circuito de controle
- Capacidades de comutação mais rápidas
- Sem preocupações de avaria secundária
Figura 1: Requisitos simplificados de acionamento de porta de MOSFETs em comparação com BJTs
2. Desempenho de comutação superior
Os Power MOSFETs se destacam em aplicações de comutação de alta frequência, oferecendo inúmeras vantagens sobre os BJTs tradicionais:
Figura 2: Comparação da velocidade de comutação entre MOSFET e BJT
| Parâmetro | MOSFET de potência | BJT |
|---|---|---|
| Velocidade de comutação | Muito rápido (alcance ns) | Moderado (faixa μs) |
| Perdas de comutação | Baixo | Alto |
| Frequência máxima de comutação | >1MHz | ~100kHz |
3. Características Térmicas
Os MOSFETs de potência apresentam características térmicas superiores que contribuem para sua confiabilidade e desempenho:
Figura 3: Coeficiente de temperatura de RDS(on) em MOSFETs de potência
- Coeficiente de temperatura positivo evita fuga térmica
- Melhor compartilhamento de corrente em operação paralela
- Maior estabilidade térmica
- Área operacional segura mais ampla (SOA)
4. Baixa resistência no estado
Os MOSFETs de potência modernos alcançam uma resistência no estado extremamente baixa (RDS(on)), levando a vários benefícios:
Figura 4: Melhoria histórica no MOSFET RDS(on)
5. Capacidade de paralelo
Os MOSFETs de potência podem ser facilmente conectados em paralelo para lidar com correntes mais altas, graças ao seu coeficiente de temperatura positivo:
Figura 5: Compartilhamento de corrente em MOSFETs conectados em paralelo
6. Robustez e Confiabilidade
Os Power MOSFETs oferecem excelentes recursos de robustez e confiabilidade:
- Nenhum fenômeno de ruptura secundária
- Diodo de corpo inerente para proteção contra tensão reversa
- Excelente capacidade de avalanche
- Alta capacidade dV/dt
Figura 6: Comparação da Área Operacional Segura (SOA) entre MOSFET e BJT
7. Custo-benefício
Embora os MOSFETs de potência individuais possam ter um custo inicial mais elevado em comparação com os BJTs, os seus benefícios globais a nível do sistema resultam frequentemente em poupanças de custos:
- Circuitos de acionamento simplificados reduzem a contagem de componentes
- Maior eficiência reduz os requisitos de resfriamento
- Maior confiabilidade reduz custos de manutenção
- O tamanho menor permite designs compactos
8. Tendências e melhorias futuras
As vantagens dos MOSFETs de potência continuam a melhorar com os avanços tecnológicos:
Figura 7: Evolução e tendências futuras na tecnologia MOSFET de potência
