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Los transistores MOS se utilizan en circuitos de alta frecuencia y alta velocidad, en aplicaciones con grandes corrientes, así como en aquellos lugares donde es necesario controlar con precisión la corriente que fluye por el base o el drenaje. Los transistores funcionan gracias al movimiento de los portadores de carga. Tomando como ejemplo al seguidor de émbito en configuración npn, cuando no se aplica voltaje en el base, el junco pn formado por la región base y la región émbito impide que los portadores de carga (huecos en la región base y electrones en la región émbito) se difundan. Ahora que ya conocemos las funciones de estos dos componentes, ¿cuál es la diferencia entre los transistores MOS y los transistores convencionales? 1. Naturaleza de funcionamiento: Los transistores convencionales se controlan mediante corriente, mientras que los transistores MOS se controlan mediante voltaje. 2. Costo: Los transistores convencionales son más económicos, mientras que los transistores MOS son más caros. 3. Problema de consumo energético: Los transistores tienen un alto nivel de pérdida de energía. 4. Principios de control diferentes: los transistores MOS se controlan con voltaje, mientras que los tríodos se controlan con corriente. 5. Diferentes costos de fabricación: los transistores MOS son más caros, mientras que los transistores bipolares son más económicos. 6. Diferente consumo de energía: los transistores MOS tienen un bajo consumo de energía, mientras que los tríodos tienen un alto consumo. 7. Diferentes capacidades de conmutación: los transistores MOS se utilizan comúnmente en interruptores de alimentación y en circuitos de conmutación para corrientes altas, mientras que los transistores bipolares se emplean habitualmente en interruptores de alimentación y en circuitos de conmutación para corrientes bajas. 8. Capacidad de conmutación: los transistores MOS se utilizan comúnmente como interruptores de alimentación, así como en circuitos de conmutación para corrientes altas. En realidad, los transistores son más económicos y fáciles de utilizar; se emplean con frecuencia en el control de interruptores en circuitos digitales. Los transistores MOS se utilizan en circuitos de alta frecuencia y alta velocidad, en aplicaciones con grandes corrientes, así como en aquellos lugares donde es necesario controlar con precisión la corriente que fluye por el base o el drenaje. Cuando solo se permite tomar una corriente reducida desde la fuente de señal, se debe utilizar un transistor MOS; en cambio, cuando el voltaje de la señal es bajo y se permite tomar una corriente mayor desde la fuente de señal, se debe utilizar un transistor bipolar. Los transistores MOS pueden funcionar con corrientes muy bajas y voltajes muy reducidos. Además, su proceso de fabricación permite integrar numerosos transistores MOS en una sola pieza de silicio. Por ello, los transistores MOS se utilizan ampliamente en los circuitos integrados. El MOSFET es una fuente de corriente controlada por voltaje. El voltaje de control y la corriente pertenecen a circuitos separados, por lo que calcular el voltaje no resulta difícil. A continuación, se utiliza la expresión de la corriente en el drenador para determinar el valor de la corriente. Luego, se realiza un análisis del modelo para obtener la transconductancia y la resistencia de salida. En cambio, con los transistores, primero hay que establecer un modelo y luego realizar un análisis del circuito. El proceso de cálculo es bastante complejo y fácil de errar. En general, creo que el análisis de los MOSFETs es más sencillo que el de los transistores. Las diferencias entre los transistores y los MOSFETs son las siguientes: 1. En los transistores, tanto las huecos como los electrones libres participan en la conducción eléctrica; se les denomina dispositivos bipolares, y se representan con BJT. En los MOSFETs, solo uno de los tipos de cargas participa en la conducción eléctrica; se les denomina dispositivos unipolares, y se representan con FET. Dado que la concentración de estas cargas no se ve afectada por la temperatura, la luz o la radiación externa, los FET son más adecuados en condiciones ambientales extremas. Esta es la razón por la cual los MOSFETs son considerados más estables. 2. Cuando están en estado de amplificación, el junctión emisor-base de los transistores está polarizada positivamente, lo que genera una corriente en el base. Son dispositivos controlados por corriente, por lo que su resistencia de entrada es baja, alrededor de 10³ Ω. En los FET, no hay corriente en el gate cuando están en estado de amplificación; son dispositivos controlados por voltaje, por lo que su resistencia de entrada es muy alta. La resistencia de entrada de los JFET es mayor que 10⁷ Ω, mientras que la de los MOSFET es mayor que 10⁹ Ω. 3. El ánodo y el drenador de los MOSFETs son simétricos desde el punto de vista estructural, por lo que pueden intercambiarse (pero hay que tener en cuenta que a veces el fabricante ya conecta el ánodo con el sustrato dentro del dispositivo, por lo que no se pueden intercambiar). En los MOSFET de tipo agotado, el VGS puede ser positivo, negativo o cero, lo que permite un uso más flexible. El colector y el emisor de los transistores generalmente no se pueden intercambiar. 4. Cuando operan a bajas tensiones y pequeñas corrientes, los FET pueden funcionar como resistencias lineales variables controladas por voltaje y como interruptores electrónicos sin contactos con baja resistencia de conducción. 5. El proceso de fabricación de los MOSFETs es simple y su consumo energético es bajo, lo que los hace adecuados para integraciones a gran escala. Los transistores tienen un alto ganancia, poca distorsión no lineal y un rendimiento estable. En circuitos con componentes discretos e integraciones de tamaño medio y pequeño, los transistores siguen siendo la opción preferida. 6. La característica de transferencia de los transistores (la relación ic-vbe) varía según una ley exponencial, mientras que la de los FET varía según una ley cuadrática. Por lo tanto, la distorsión no lineal de los MOSFET es mayor que la de los transistores. 7. Las tres configuraciones básicas de los MOSFETs (común fuente, común drenador y común gate) pueden compararse con las configuraciones común emisor, común colector y común base de los transistores. Dado que no hay corriente en el gate de los FET, su resistencia de entrada R’i ≈ ∞. La transconductancia gm es un orden de magnitud menor que la de los transistores. La transconductancia se puede calcular derivando la característica de transferencia. 8. Se puede decir que el transistor es un dispositivo que controla la corriente a través de una fuente de corriente, y la corriente se manifiesta a través del valor de la resistencia de entrada. En cambio, el MOSFET es un dispositivo que controla la corriente a través de una tensión. 9. Método para recordar las curvas de características de los cuatro tipos de transistores MOS: basta con recordar la curva del transistor EMO de canal n; en este caso, el valor de Vgs es mayor que 0, y la curva muestra una tendencia ascendente. En el caso del transistor EMO de canal p, el valor de Vgs es menor que 0, y la curva muestra una tendencia descendente. En cuanto al transistor DMOS, su valor de Vgs puede ser tanto mayor que 0 como menor que 0. Se pueden recordar las curvas de características del DMOS siguiendo la regla de que, en el caso del canal n, la curva es ascendente, mientras que en el caso del canal p, es descendente. 10. El MOSFET es un componente controlado por voltaje, mientras que el transistor bipolar es un componente controlado por corriente. El MOSFET utiliza portadores mayoritarios para la conducción de la electricidad, por lo que se le denomina dispositivo unipolar. En cambio, el transistor bipolar utiliza tanto portadores mayoritarios como minoritarios para la conducción de la electricidad, por lo que se le denomina dispositivo bipolar. El MOSFET tiene más flexibilidad que el transistor bipolar. Además, su proceso de fabricación es más adecuado para la creación de circuitos integrados.