Diferenças entre transistores MOS e transistores bipolares

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Os transistores MOS são utilizados em circuitos de alta frequência e alta velocidade, em situações de grande corrente, bem como em locais onde é necessário um controle preciso da corrente no base ou no dreno. Os transistores funcionam com base no movimento dos portadores de carga. Tomando como exemplo o circuito de tipo npn, quando não há tensão aplicada ao bássico, a junção pn formada entre o bássico e o emissor impede a difusão dos portadores de carga (hólis no bássico e elétrons no emissor). Depois de explicarmos as funções desses dois componentes, qual é a diferença entre os transistores MOS e os transistores convencionais? 1. Natureza de funcionamento: os transistores convencionais são controlados por corrente, enquanto os transistores MOS são controlados por tensão. 2. Custo: os transistores convencionais são mais baratos, enquanto os transistores MOS são mais caros. 3. Problema de consumo de energia: alto consumo por parte dos transistores. 4. Os princípios de controle são diferentes: os transistores MOS são controlados por tensão, enquanto os tríodos são controlados por corrente. 5. Custo de produção diferente: os transistores MOS têm custo elevado, enquanto os transistores bipolares têm custo baixo. 6. Consumo de energia diferente: os transistores MOS têm baixo consumo de energia, enquanto os triodos têm alto consumo de energia. 7. Capacidade de acionamento diferente: os transistores MOS são frequentemente utilizados em interruptores de alimentação e em circuitos de comutação de grandes correntes, enquanto os transistores bipolares são usados em interruptores de alimentação e em circuitos de comutação de pequenas correntes. 8, Capacidade de acionamento: os transistores MOS são frequentemente utilizados como interruptores de alimentação, bem como em circuitos de interrupção para grandes correntes. Na verdade, os transistores são mais baratos e fáceis de usar, sendo frequentemente utilizados no controle de interruptores em circuitos digitais. Os transistores MOS são utilizados em circuitos de alta frequência e alta velocidade, em situações de grande corrente, bem como em locais onde é necessário um controle preciso da corrente no base ou no dreno. Quando é permitido retirar apenas uma corrente pequena da fonte de sinal, deve-se usar um transistor MOS; já quando a tensão do sinal é baixa e é permitido retirar uma corrente maior da fonte de sinal, deve-se usar um triodo. Os transistores MOS podem operar com correntes muito pequenas e tensões baixas. Além disso, seu processo de fabricação permite que vários transistores MOS sejam integrados em um único chip de silício. Por isso, os transistores MOS são amplamente utilizados em circuitos integrados de grande escala. O MOSFET é uma fonte de corrente controlada por tensão. A tensão de controle e a corrente são gerenciadas por circuitos separados; portanto, não é difícil determinar a tensão. Em seguida, utiliza-se a expressão da corrente no dreno para calcular o valor da corrente. Depois disso, realiza-se uma análise do modelo para determinar a transconductância e a resistência de saída. Já no caso dos transistores, é necessário primeiro criar um modelo e, em seguida, realizar uma análise do circuito. O processo de cálculo é bastante complexo e propenso a erros. Em geral, acho que a análise dos MOSFETs é um pouco mais simples do que a dos transistores.

Diferenças entre transistores e MOSFETs:
1. Nos transistores, tanto as lacunas quanto os elétrons livres participam da condução de eletricidade; eles são chamados de dispositivos bipolares, representados por BJT. Já nos MOSFETs, apenas um tipo de carga participa da condução de eletricidade; eles são chamados de dispositivos unipolares, representados por FET. Como a concentração dessa carga não é afetada pela temperatura, luz ou radiação externas, os FETs são mais adequados para condições ambientais extremas. É por isso que os MOSFETs são considerados mais estáveis.
2. Quando em modo de amplificação, o junção de emissão do transistor está polarizada positivamente, havendo corrente no base. Portanto, o transistor é um dispositivo controlado por corrente, com uma resistência de entrada pequena, cerca de 10³ Ω. Já o FET, em modo de amplificação, não tem corrente no gate; portanto, é um dispositivo controlado por tensão, com uma resistência de entrada muito alta. A resistência de entrada de um JFET é maior que 10⁷ Ω, enquanto a de um MOSFET é maior que 10⁹ Ω.
3. A fonte e o dreno de um MOSFET têm estrutura simétrica, podendo ser trocados entre si (mas deve-se notar que, às vezes, o fabricante já conecta a fonte ao substrato dentro do transistor, tornando impossível sua troca). No caso dos MOSFETs de tipo “depleção”, o VGS pode ser positivo, negativo ou zero, o que torna seu uso mais flexível. Já o coletor e o emissor de um transistor geralmente não podem ser trocados entre si.
4. Em condições de baixa tensão e baixa corrente, o FET pode funcionar como um resistor linear variável controlado por tensão ou como um interruptor eletrônico sem contato, com baixa resistência de condução.
5. O processo de fabricação dos MOSFETs é simples, e seu consumo de energia é baixo, o que os torna adequados para integração em larga escala. Os transistores, por sua vez, têm ganho alto, distorção não linear baixa e desempenho estável. Em circuitos com componentes separados e em circuitos integrados de médio e pequeno porte, os transistores ainda são preferidos.
6. As características de transferência dos transistores (relação ic-vbe) mudam de acordo com uma lei exponencial, enquanto as características de transferência dos FETs mudam de acordo com uma lei quadrática. Por isso, a distorção não linear dos MOSFETs é maior do que a dos transistores.
7. As três configurações básicas dos MOSFETs (comum-fonte, comum-dreno e comum-gate) podem ser comparadas com as configurações comum-emissor, comum-coletor e comum-base dos transistores. Como não há corrente no gate do FET, sua resistência de entrada R’i é aproximadamente infinita. A transconductância gm dos MOSFETs é menor em uma ordem de grandeza em comparação com a dos transistores. A transconductância pode ser calculada a partir das características de transferência. 8. O transistor pode ser considerado um dispositivo que controla uma fonte de corrente por meio da corrente em si, sendo que a corrente é determinada pelo valor da resistência de entrada. Já o MOSFET é um dispositivo que controla uma fonte de corrente por meio da tensão aplicada. 9. Método para memorizar as curvas de característica dos quatro tipos de transistores MOS: basta lembrar-se da curva do transistor EMO de canal N. Nesse caso, o valor de Vgs é maior que 0, e a curva apresenta uma tendência crescente. Já no caso do transistor EMO de canal P, o valor de Vgs é menor que 0, e a curva apresenta uma tendência decrescente. No caso do transistor DMOS, o valor de Vgs pode ser tanto maior que 0 quanto menor que 0. Podemos memorizar a curva de característica do DMOS seguindo a regra de que, no canal N, a curva é crescente, enquanto no canal P ela é decrescente. 10. O MOSFET é um componente controlado por tensão, enquanto o triodo é um componente controlado por corrente; o MOSFET utiliza portadores de carga majoritários para a condução de eletricidade, por isso é considerado um dispositivo unipolar. Já o triodo utiliza tanto portadores de carga majoritários quanto minoritários para a condução de eletricidade, sendo assim classificado como dispositivo bipolar. O MOSFET possui maior flexibilidade em comparação com o triodo; além disso, seu processo de fabricação é mais adequado para a produção de circuitos integrados.