Símbolos de transistor MOSFET: explicación para principiantes

¿Te interesa comprender la funcionalidad y la estructura de un dispositivo electrónico? ¿Por qué no decodificas el símbolo MOSFET y adquieres los conocimientos necesarios?

Ya sea un microchip o un dispositivo de potencia, los MOSFET están presentes en todos los electrodomésticos. En este blog, explicamos todo lo que necesitas saber sobre el símbolo MOSFET, con diagramas incluidos.

Continúe leyendo para obtener más información.

¿Qué es un MOSFET?

Un transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET) conmuta o amplifica señales electrónicas. Es un componente esencial de la electrónica moderna, generalmente en fuentes de alimentación, convertidores, inversores, microprocesadores y muchas otras aplicaciones.

 Los MOSFET son de dos tipos:

● MOSFET de canal P

● MOSFET de canal N

El MOSFET de canal P conduce corriente cuando se aplica un voltaje negativo a la puerta, mientras que el MOSFET de canal N conduce cuando se aplica un voltaje positivo a la puerta.

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Explicación del símbolo básico del MOSFET

Símbolo de MOSFET de canal N

Una flecha que apunta hacia el canal indica que los electrones son los portadores de carga. Se activa cuando se aplica un voltaje positivo (superior al voltaje umbral) a la compuerta. Sin embargo, cuando la compuerta no tiene voltaje, permanece desactivada.

A continuación se muestran algunas características:

● La flecha indica una dirección hacia el canal.

● Los electrones son los portadores de carga.

● El dispositivo se enciende cuando la puerta mantiene un nivel de voltaje más alto que la fuente.

● El dispositivo funciona en operaciones de conmutación y amplificación.

Símbolo de MOSFET de canal P

El símbolo es una flecha que apunta en dirección contraria al canal (los orificios actúan como portadores de carga). Se activa cuando se aplica voltaje negativo a la puerta. De lo contrario, permanece desactivado por defecto.

● La flecha se dirige en la dirección opuesta al canal.

● Los agujeros son los portadores de carga.

● Cuando la Puerta mantiene un potencial negativo en comparación con la Fuente, entonces el dispositivo se activa.

● Los MOSFET con configuración de canal P encuentran utilidad en aplicaciones particulares, aunque los MOSFET de canal N tienen un uso más amplio.

Los tres terminales MOSFET son Puerta (G), Drenaje (D) y Fuente (S).

Puerta de sonido

La compuerta es uno de los pines del MOSFET que controla el flujo de corriente entre el drenador y la fuente. Básicamente, funciona como un interruptor que permite o bloquea el flujo de corriente según el voltaje de compuerta a fuente (V_GS) aplicado.

Eliminación

El drenador es el terminal de salida por donde sale la corriente. En un MOSFET de canal N, la corriente convencional fluye del drenador a la fuente cuando está activado. En un MOSFET de canal P, fluye de la fuente al drenador.

Fuente

La fuente es el terminal por donde entra la corriente. Generalmente se conecta a tierra (canal N) o a una fuente de voltaje positivo (canal P).

Además, también tiene un cuerpo de sustrato conectado a la fuente.

Clasificación de los MOSFET

Los MOSFET se clasifican según dos criterios: tipo de canal (canal N o canal P) y modo de funcionamiento (modo de mejora o de agotamiento). El tipo de canal puede ser canal N (portadores de carga negativos) o canal P (portadores de carga positivos); sin embargo, los modos de funcionamiento se clasifican en modo de agotamiento y mejora.

Hagamos un desglose detallado para que la clasificación de MOSFET sea comprensible para usted.

1.    MOSFET de modo de mejora de canal N

Este canal se basa en dos regiones n altamente dopadas: i) Fuente y ii) Drenador. Ambas están integradas en un sustrato de tipo P. La Puerta está aislada del sustrato mediante una fina capa de dióxido de silicio (SiO₂). No fluye corriente cuando no se aplica voltaje a la Puerta, ya que no hay canal conductor.

La mejora del canal N funciona cuando se aplica un voltaje positivo a la puerta. Atrae electrones cerca de la capa de dióxido de silicio. A un voltaje determinado (VTH o Umbral), se forma un canal n conductor tras la acumulación de suficientes electrones entre las regiones n, lo que genera un flujo de corriente.

Aumentar el voltaje de puerta a fuente (VGS) mejora el canal y aumenta la conductividad. El MOSFET entra en modo de saturación cuando VDS ≥ VGS - VTH, y funciona eficazmente como amplificador en esta región.

2.    MOSFET de modo de mejora de canal P (PMOS)

Los huecos constituyen la mayoría de los portadores de carga en los MOSFET PMOS. A diferencia del canal n, en este dispositivo predominan los electrones. A diferencia del canal n, está construido sobre un sustrato de tipo n. Se utiliza una fina capa de dióxido de silicio como aislante.

En la mejora del canal P, un voltaje negativo activa el MOSFET en la puerta (G), lo que permite que la corriente fluya desde la fuente al drenaje.

Con el aumento del voltaje negativo de puerta a fuente (VGS), el canal conductor se vuelve más ancho, lo que resulta en un mayor flujo de corriente.

El MOSFET de canal P en modo de mejora actúa como un interruptor controlado por voltaje y es ideal para aplicaciones de conmutación de lado alto. Garantiza una regulación uniforme de la corriente entre la fuente y el drenador.

3.    MOSFET de modo de agotamiento de canal N

En este tipo de canal, se incrustan dos regiones N (fuente y drenaje) en el sustrato tipo p. La región del canal se encuentra entre estas dos regiones N. Además, el canal se predefine durante el proceso de fabricación. Se utiliza una capa de dióxido de silicio como aislante.

Por defecto, la corriente fluye en modo de agotamiento del canal n incluso cuando VGS = 0 V. En modo de agotamiento, la corriente se reduce al aplicar un voltaje VGS negativo, lo que repele los electrones. Actúa como un interruptor controlado por voltaje en muchas aplicaciones electrónicas.

4.    MOSFET de modo de agotamiento del canal P

El modo de agotamiento del canal P es opuesto al modo de agotamiento del canal N. Está preconfigurado utilizando el canal tipo p. Al aplicar un voltaje negativo, atrae electrones y afecta la conductividad. El drenador está polarizado inversamente en el agotamiento del canal p, lo que permite el flujo de corriente.

El aumento del voltaje de drenaje negativo forma una región de agotamiento y reduce el flujo de corriente.

El ajuste del voltaje controla la conductividad durante el agotamiento del canal P. La puerta y el drenador mantienen polaridad negativa, mientras que la fuente mantiene voltaje cero.

Lectura de símbolos MOSFET en esquemas

Los interruptores y amplificadores se encuentran entre los principales circuitos alimentados por MOSFET.

MOSFET como interruptor

Los interruptores MOSFET se utilizan en controladores de motores, circuitos digitales y control de potencia. Su función estándar es el encendido/apagado basado en el voltaje de compuerta. El MOSFET de canal N se activa con un voltaje de compuerta positivo, mientras que el MOSFET de canal P lo hace con un voltaje de compuerta negativo.

MOSFET como amplificador

Se utilizan en procesamiento de señales, amplificadores de audio y circuitos de RF. Los amplificadores MOSFET suelen operar en la región de saturación (o activa), donde un pequeño cambio en el voltaje de compuerta controla una corriente de drenador mayor.

Consejos rápidos para reconocer MOSFET de canal N y de canal P en un circuito

Con un conocimiento claro de los tipos de MOSFET, podrá decodificarlos mejor. La diferencia más común entre los MOSFET de canal N y de canal P en un circuito es:

● El MOSFET de canal N generalmente se conecta al lado inferior de una carga o tierra, mientras que el MOSFET de canal P se conecta al lado alto, es decir, la fuente de alimentación.

● En segundo lugar, un MOSFET de canal N se activa cuando el voltaje de compuerta supera el voltaje de la fuente. Por el contrario, un MOSFET de canal P se activa cuando el voltaje de compuerta es inferior al voltaje de la fuente.

● En un MOSFET de canal N, la corriente fluye desde el drenaje hacia la fuente, mientras que en un MOSFET de canal P, fluye desde la fuente hacia el drenaje.

● Por último, el diodo del cuerpo en un MOSFET de canal N conduce desde la fuente hasta el drenaje, mientras que en un MOSFET de canal P, conduce desde el drenaje hasta la fuente.

Errores comunes al interpretar los símbolos MOSFET

Es común cometer errores al leer los símbolos MOSFET.

El error más común al interpretar los MOSFET es confundir los símbolos, lo que puede provocar un funcionamiento incorrecto del circuito. En un símbolo MOSFET de canal N, la flecha apunta de la fuente al canal. En un símbolo MOSFET de canal P, la flecha apunta del canal a la fuente, lo que indica la dirección de la corriente convencional (flujo de huecos).

2. El segundo error común es malinterpretar los requisitos de voltaje de compuerta, lo que puede impedir que el MOSFET se encienda.

3. A veces, muchos aficionados e incluso profesionales malinterpretan los terminales. Esto se debe a que ignoran sus etiquetas. Como resultado, consideran que todos los terminales son iguales. Por lo tanto, es fundamental verificar los detalles de los símbolos.

4. Ignorar la conexión del cuerpo puede provocar reacciones inesperadas en el circuito.

5. Al alternar entre los símbolos de modo de agotamiento y de mejora, podría asumir que los MOSFET están desactivados. Por lo tanto, no ignore las instrucciones de los símbolos.

6. Muchas personas pasan por alto el símbolo opcional de Cuerpo o Sustrato durante el funcionamiento. Comprender la función de este terminal es crucial incluso cuando no aparece en una pantalla independiente. Este terminal influye en la modificación de las características operativas del MOSFET para aplicaciones de circuitos específicos. Ignorar este terminal podría provocar una interpretación incorrecta en aplicaciones de potencia.

7. Los esquemas pueden variar. Diferentes fuentes pueden presentar símbolos que difieren entre sí. Verifique las especificaciones del componente consultando la hoja de datos oficial.

Conclusión

Comprender e interpretar correctamente los símbolos MOSFET es esencial para crear un circuito electrónico eficiente. Al elegir MOSFET para aplicaciones específicas, especialmente en aplicaciones de alta potencia, es necesario considerar sus valores nominales de potencia, como la disipación máxima de potencia en vatios (W) o kilovatios (kW). Esto ayuda a garantizar que el transistor pueda manejar el nivel de potencia deseado de forma eficiente y sin fallos.

Esta guía incluye toda la información necesaria para comprender el funcionamiento de los MOSFET y reconocer el símbolo PMOS vs. NMOS para que los ingenieros puedan crear diseños de circuitos electrónicos eficientes.

Si diseña dispositivos electrónicos como pasatiempo, esta guía le ayudará a comprender el mecanismo básico de los MOSFET y su funcionalidad.