Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Los MOSFET son dispositivos tri-terminales, unipolares, controlados por voltaje y de alta impedancia de entrada que forman parte integral de una amplia variedad de circuitos electrónicos. Estos dispositivos se pueden clasificar en dos tipos, a saber, tipo de agotamiento y tipo de mejora, dependiendo de si poseen un canal en su estado predeterminado o no, respectivamente. Además, cada uno de ellos puede ser dispositivos de canal p o de canal n, ya que pueden tener su corriente de conducción debido a huecos o electrones respectivamente. Sin embargo, a pesar de su diferencia estructural, se considera que todos ellos funcionan sobre un principio básico común que se explica en detalle en el artículo “ MOSFET y su funcionamiento ”. Esto implica además que todos ellos exhiben curvas características casi similares, pero para diferentes valores de voltaje.
En general, se considera que cualquier MOSFET exhibe tres regiones operativas, a saber,
- Región de
corte La región de corte es una región en la que el MOSFET estará APAGADO ya que no habrá flujo de corriente a través de él. En esta región, MOSFET se comporta como un interruptor abierto y, por lo tanto, se usa cuando se requiere que funcionen como interruptores electrónicos. - Región
óhmica o lineal La región óhmica o lineal es una región donde en la corriente I DS aumenta con un aumento en el valor de V DS . Cuando se hace que los MOSFET funcionen en esta región, se pueden utilizar como amplificadores. - Saturación Región
región de la saturación, los MOSFETs tienen su I DS constante a pesar de un aumento en V DS y se produce una vez V DS supera el valor de pinzamiento de voltaje V P . En esta condición, el dispositivo actuará como un interruptor cerrado a través del cual fluye un valor saturado de I DS . Como resultado, esta región operativa se elige siempre que se requieran MOSFET para realizar operaciones de conmutación.
Sabiendo esto, analicemos ahora las condiciones de sesgo en las que se experimentan estas regiones para cada tipo de MOSFET.
Indice de contenidos
MOSFET de tipo Mejora de canal n
La Figura 1a muestra las características de transferencia (corriente de drenaje a fuente I DS frente a voltaje de puerta a fuente V GS ) de los MOSFET de tipo Mejora de canal n . A partir de esta, es evidente que la corriente a través del dispositivo será cero hasta que el V GS supera el valor de tensión de umbral V T . Esto se debe a que en este estado, el dispositivo carecerá del canal que conectará el drenaje y los terminales de la fuente. Bajo esta condición, incluso un aumento en V DS resultará en ningún flujo de corriente como lo indican las características de salida correspondientes (I DS versus V DS) que se muestra en la Figura 1b. Como resultado, este estado no representa más que la región de corte de la operación del MOSFET.
A continuación, una vez que V GS cruza V T , la corriente a través del dispositivo aumenta con un aumento en I DS inicialmente (región óhmica) y luego se satura a un valor determinado por V GS (región de operación de saturación), es decir, a medida que aumenta V GS , incluso la corriente de saturación que fluye a través del dispositivo también aumenta. Esto es evidente en la Figura 1b donde I DSS2 es mayor que I DSS1 como V GS2 > V GS1 , I DSS3 es mayor que I DSS2 como V GS3 > V GS2, así sucesivamente. Además, la Figura 1b también muestra el lugar del voltaje de pellizco (curva discontinua negra), a partir del cual se ve que V P aumenta con un aumento en V GS .
MOSFET de tipo mejorado de canal p
La Figura 2A muestra las características de transferencia de MOSFETs de mejora de tipo p de la que es evidente que I DS permanece (estado de corte) cero hasta el V GS se hace igual a -V T . Esto se debe a que, solo entonces, se formará el canal para conectar el terminal de drenaje del dispositivo con su terminal de origen. Después de esto, se ve que el I DS aumenta en dirección inversa (lo que significa un aumento en I SD , lo que significa un aumento en la corriente del dispositivo que fluirá desde la fuente al drenaje) con la disminución en el valor de V DS. Esto significa que el dispositivo está funcionando en su región óhmica donde la corriente a través del dispositivo aumenta con un aumento en el voltaje aplicado (que será V SD ).
Sin embargo, cuando V DS se vuelve igual a –V P , el dispositivo entra en saturación durante la cual una cantidad saturada de corriente (I DSS ) fluye a través del dispositivo, según lo decidido por el valor de V GS . Además, debe tenerse en cuenta que el valor de la corriente de saturación que fluye a través del dispositivo aumenta a medida que el V GS se vuelve cada vez más negativo, es decir, la corriente de saturación para V GS3 es mayor que la de V GS2 y que en el caso de V GS4 es mucho mayor que ambos, ya que V GS3 es más negativo que V GS2 mientras que V GS4es mucho más negativo en comparación con cualquiera de ellos (Figura 2b). Además, a partir del lugar geométrico del voltaje de pellizco, también está claro que a medida que V GS se vuelve cada vez más negativo, incluso la negatividad de V P también aumenta.
MOSFET de tipo empobrecimiento de canal n
Las características de transferencia del MOSFET de agotamiento de canal n que se muestra en la Figura 3a indican que el dispositivo tiene una corriente que fluye a través de él incluso cuando V GS es 0V. Esto indica que estos dispositivos conducen incluso cuando el terminal de la puerta se deja insesgado, lo que se enfatiza aún más por la curva V GS0 de la Figura 3b. Bajo esta condición, la corriente a través del MOSFET se ve a aumentar con un aumento en el valor de V DS (región óhmica) hasta el V DS se hace igual a pinzamiento de voltaje V P . Después de esto, I DS se saturará a un nivel particular I DSS (región de saturación de operación) que aumenta con un aumento en V GSes decir, I DSS3 > I DSS2 > I DSS1 , como V GS3 > V GS2 > V GS1 . Además, el lugar geométrico del voltaje de reducción también muestra que V P aumenta con un aumento de V GS .
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, si uno necesita operar estos dispositivos en estado de corte, entonces se requiere hacer V GS negativo y una vez que se vuelve igual a -V T , la conducción a través del dispositivo se detiene (I DS = 0) ya que se ve privado de su canal de tipo n (Figura 3a).
MOSFET de tipo de agotamiento de canal p
Las características de transferencia de los MOSFET en modo de agotamiento del canal p (Figura 4a) muestran que estos dispositivos estarán normalmente ENCENDIDOS y, por lo tanto, conducirán incluso en ausencia de V GS . Esto se debe a que se caracterizan por la presencia de un canal en su estado predeterminado debido a que tienen I DS distinto de cero para V GS = 0V, como lo indica la curva V GS0 de la Figura 4b. Aunque el valor de tal corriente aumenta con un aumento en V DS inicialmente (región óhmica de operación), se ve que se satura una vez que V DS excede V P (región de saturación de operación). El valor de esta corriente de saturación está determinado por el V GS, y se ve que aumenta en dirección negativa a medida que V GS se vuelve cada vez más negativo. Por ejemplo, la corriente de saturación para V GS3 es mayor que la de V GS2, que sin embargo es mayor en comparación con la de V GS1 . Esto se debe a que V GS2 es más negativo en comparación con V GS1 , y V GS3 es mucho más negativo en comparación con cualquiera de ellos. A continuación, también se puede observar desde el lugar del punto de pellizco que incluso V P comienza a volverse cada vez más negativo a medida que aumenta la negatividad asociada con el V GS .
Por último, es evidente de la Figura 4a que finde para cambiar estos dispositivos OFF, uno tiene que aumentar V GS de tal manera que se hace igual o mayor que la de la tensión de umbral V T . Esto se debe a que, cuando se hace así, estos dispositivos se verán privados de su canal de tipo p, lo que impulsa aún más a los MOSFET a su región de corte de funcionamiento. 
La explicación proporcionada anteriormente se puede resumir en la forma de la siguiente tabla
| Tipo de MOSFET | Región de operación | ||
| Cortar | Óhmico / lineal | Saturación | |
| Tipo de mejora de canal n | V GS <V T | V GS > V T y V DS <V P | V GS > V T y V DS > V P |
| Tipo de mejora de canal p | V GS > -V T | V GS <-V T y V DS > -V P | V GS <-V T y V DS <-V P |
| Tipo de agotamiento de canal n | V GS <-V T | V GS > -V T y V DS <V P | V GS > -V T y V DS > V P |
| Tipo de agotamiento del canal p | V GS > V T | V GS <V T y V DS > -V P | V GS <V T y V DS <-V P |
