MOSFET que se ha convertido en el más comúnmente utilizado tres dispositivos terminales trae la revolución en el mundo de los circuitos electrónicos. Sin MOSFETel diseño de circuitos integrados parece imposible hoy en día.
Estos son bastante pequeños y su proceso de fabricación es muy simple. La implementación de los circuitos integrados de los circuitos analógicos y digitales se realiza con éxito debido a la características del MOSFET, Circuitos MOSFET puede ser analizado de dos maneras- modelo de señal grande modelo de señal pequeña.
El modelo de señal grande es no lineal. Se usa para resolver los valores de las corrientes y el voltaje del dispositivo. El modelo de señal pequeña se puede derivar basándose en la linealización del modelo de señal grande. La región de corte, la región del triodo y la región de saturación son las tres regiones de operación del MOSFET. Cuando la puerta a la fuente voltaje (VGS) es menor que el voltaje umbral (Vtn), el dispositivo está en la región de corte. Cuando el MOSFET se usa como amplificador, funciona en la región de saturación. Está en la región de triodo o de corte cuando se usa como interruptor.
Circuitos de conducción del MOSFET
Para ayudar a los MOSFETs a maximizar el tiempo de encendido y apagado, se necesitan los circuitos del conductor. Si el MOSFET tarda relativamente mucho tiempo en entrar y salir de la conducción, entonces no podemos usar la ventaja de usar los MOSFETs. Esto causará que el MOSFET se caliente y el dispositivo no funcionará correctamente. Los conductores de los MOSFETs a menudo pueden usar el circuito de bootstraps para crear voltajes para conducir la puerta a un voltaje más alto que el voltaje de suministro de los MOSFETs.
Prácticamente la puerta del MOSFET actúa como un condensador al conductor, o el conductor puede encender o apagar el MOSFET muy rápidamente, cargando o descargando la puerta respectivamente.
Circuitos de conmutación MOSFET
MOSFET trabaja en tres regiones que cortan la región del triodo y la región de saturación. Cuando el MOSFET está en la región del triodo de corte, puede funcionar como interruptor.
Circuitos de conmutación MOSFET consiste en dos partes principales: el MOSFET (funciona por transistor) y el bloque de control de encendido/apagado. El MOSFET pasa el suministro de voltaje a una carga específica cuando el transistor está en marcha. En la mayoría de los casos se prefieren los MOSFETs de canal n a los MOSFETs de canal p por varias ventajas.
En un circuito de conmutación de MOSFETs el drenaje está conectado directamente al voltaje de entrada y la fuente está conectada a la carga. Para encender un MOSFET de n canales, el voltaje de la puerta a la fuente debe ser mayor que el voltaje de umbral debe ser mayor que el voltaje de umbral del dispositivo. Para el MOSFET del canal p, la tensión de la fuente a la puerta debe ser mayor que la tensión de umbral del dispositivo. El MOSFET se comporta como un mejor interruptor que BJT porque el voltaje de compensación no existe en Interruptores MOS.
Circuitos inversores MOSFET
El circuito inversor es uno de los elementos fundamentales en el diseño de circuitos digitales (no confundir con un inversor de potencia). Los inversores pueden aplicarse directamente al diseño de puertas lógicas y otros circuitos digitales más complejos. A continuación se muestran las características de transferencia de un inversor ideal.
Los primeros circuitos digitales MOS fueron hechos usando p-MOSFET. Pero con los avances de la tecnología microelectrónica, el voltaje umbral del MOS puede ser controlado y la tecnología MOS se convierte en dominante, ya que la mayoría lleva de n-MOSes decir, los electrones son dos veces más rápidos que los agujeros, la mayoría de los portadores de p-MOS…así que los circuitos inversores también usaban tecnología n-MOS hasta que llegó la tecnología CMOS. Aquí discutimos tres tipos de circuitos inversores MOS.
Inversores de carga resistiva n-MOS :
Es el más simple de los circuitos inversores MOSFET, tiene una carga resistencia Transistores R y n-MOS conectados en serie entre el voltaje de suministro y la tierra como se muestra a continuación.
Si Ven es menor que el voltaje de umbral del n- MOS el transistor está apagado. El condensador puede cambiarse a un voltaje de suministro y el voltaje de salida es igual al voltaje de suministro. Cuando la entrada es mayor que el voltaje de umbral del transistor y obtenemos cero voltaje en la salida sus desventajas es que ocupa una gran área de fabricación de IC.
Carga activa en el inversor MOS:
Aquí usamos n transistores MOS como carga activa en lugar de resistencia. Hay dos tipos de transistores en el circuito: el transistor descendente, que lleva el voltaje de salida al voltaje de suministro inferior (normalmente OV), y el transistor ascendente, que lleva el voltaje de salida al voltaje de suministro superior.
En el siguiente circuito, podemos ver un tirón hacia arriba y hacia abajo en el MOSFET. La puerta del pull up está en cortocircuito para suministrar voltaje para que siempre esté encendida.
Inversor CMOS:
El inversor CMOS está construido usando un par de n MOS p MOS que comparten una puerta común. El transistor de canal P se utiliza como transistor de subida y el transistor de canal V se utiliza como transistor de bajada.
Cuando, Ven es menor que el umbral de n MOS el n MOS se apaga pero p MOS se enciende. El condensador así se cargará el voltaje de suministro y obtenemos iguales al suministro en la salida.
Cuando, Ven es mayor que el umbral de n MOS el n MOS se enciende pero p MOS se apaga. Así, el condensador se descargará para suministrar voltaje y obtenemos un voltaje igual a cero en la salida.
Las ventajas son que el circuito de los inversores CMOS disipa la energía sólo durante el evento de conmutación y en la curva de transferencia de voltaje observamos una transición brusca. Pero en la fabricación se requieren pasos de proceso adicionales.
