Por que a tensão dos MOSFETs é controlada?

MOSFETs (transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico) são chamados de dispositivos controlados por tensão principalmente porque seu princípio de operação depende principalmente do controle da tensão da porta (Vgs) sobre a corrente de dreno (Id), em vez de depender da corrente para controlá-la, como é o caso dos transistores bipolares (como os BJTs). A seguir está uma explicação detalhada do MOSFET como um dispositivo controlado por tensão:

Princípio de funcionamento

Controle de tensão da porta:O coração de um MOSFET está na estrutura entre sua porta, fonte e dreno, e uma camada isolante (geralmente dióxido de silício) abaixo da porta. Quando uma tensão é aplicada à comporta, um campo elétrico é criado sob a camada isolante, e este campo altera a condutividade da área entre a fonte e o dreno.

Formação de canal condutor:Para MOSFETs de canal N, quando a tensão da porta Vgs é alta o suficiente (acima de um valor específico denominado tensão limite Vt), os elétrons no substrato tipo P abaixo da porta são atraídos para a parte inferior da camada isolante, formando um N- tipo canal condutor que permite condutividade entre a fonte e o dreno. Por outro lado, se Vgs for inferior a Vt, o canal condutor não é formado e o MOSFET está em corte.

Controle de corrente de drenagem:o tamanho da corrente de dreno Id é controlado principalmente pela tensão da porta Vgs. Quanto maior o Vgs, mais largo será o canal condutor e maior será a corrente de dreno Id. Esta relação permite que o MOSFET atue como um dispositivo de corrente controlado por tensão.

Vantagens da caracterização piezo

Alta impedância de entrada:A impedância de entrada do MOSFET é muito alta devido ao isolamento da porta e da região fonte-dreno por uma camada isolante, e a corrente da porta é quase zero, o que o torna útil em circuitos onde é necessária alta impedância de entrada.

Baixo ruído:Os MOSFETs geram ruído relativamente baixo durante a operação, em grande parte devido à sua alta impedância de entrada e mecanismo de condução de portadora unipolar.

Velocidade de comutação rápida:Como os MOSFETs são dispositivos controlados por tensão, sua velocidade de comutação é geralmente mais rápida que a dos transistores bipolares, que precisam passar pelo processo de armazenamento e liberação de carga durante a comutação.

Baixo consumo de energia:No estado ligado, a resistência dreno-fonte (RDS(on)) do MOSFET é relativamente baixa, o que ajuda a reduzir o consumo de energia. Além disso, no estado de corte, o consumo de energia estática é muito baixo porque a corrente da porta é quase zero.

Em resumo, os MOSFETs são chamados de dispositivos controlados por tensão porque seu princípio de operação depende fortemente do controle da corrente de dreno pela tensão da porta. Esta característica controlada por tensão torna os MOSFETs promissores para uma ampla gama de aplicações em circuitos eletrônicos, especialmente onde são necessários alta impedância de entrada, baixo ruído, velocidade de comutação rápida e baixo consumo de energia.