Transistores mosfet

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Transistores MOSFET
(Marzo 2010)

Abstract— Se busca realizar una medición de las graficas del comportamiento de un transistor MOSFET, para así conocer su composición y su uso en circuitos electrónicos reales.

Palabras Clave—Canal N, Canal P, Drain, Gate, Microwind 2, MOSFET, Source, Transistor.

Introducción

UN transistor MOSFET es aquel que se basa en una unión entre un Metal,un Oxido, y un Semiconductor. En la presente práctica, se usa la aplicación computacional Microwind 2 para elaborar y simular transistores MOSFET tanto canal N como canal P, y posteriormente analizar su comportamiento en diferentes circuitos electrónicos.

Marco Teórico

Un transistor MOSFET (Metal-Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor), es un dispositivo basado en una unión Metal-Oxidoconocido como el puerto Gate, y un sustrato de semiconductor tipo N o tipo P con dos inserciones de dopaje contrario al sustrato. Los puertos en estas inserciones se conocen como Drain y Source y tiene como objetivo crear un canal entre sí por el cual se pueda conducir una corriente.
Este tipo de transistores se dividen en canal N o canal P, y tienen subdivisiones llamadas Enriquecimiento oEmpobrecimiento. Un transistor canal N, es aquel que su sustrato semiconductor esta dopado de donantes y los puertos Drain y Source corresponden a dopajes de aceptores. Contrario a este, es el transistor MOSFET canal P cuyo sustrato es dopado aceptor, y el Drain y el Source son dopados con donantes. Si se habla de un transistor de Enriquecimiento, es aquel en el cual el canal por donde circula unacorriente no está hecho hasta que el voltaje aplicado entre puertos Gate y Source no sea mayor a su un Vt que lo determina el material del cual está hecho el transistor MOSFET. Por su parte, un MOSFET de empobrecimiento, ya tiene este canal hecho por donde circula una corriente.

Principio de Funcionamiento

Tanto en el MOSFET de canal N o el de canal P, cuando no se aplica un voltaje en lacompuerta Gate, no hay flujo de corriente entre el Drain y Source
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Fig. 1. A la izquierda un MOSFET canal P, por el cual circula una corriente entre el Drain y el Source. A la derecha un MOSFET canal N, por el cual la corriente circula en dirección contraria, es decir de Source a Drain.

Para que circule corriente en un MOSFET de canal N un voltaje positivo se debe aplicar en la compuerta.Así los electrones del canal N del Source y el Drain son atraídos a la compuerta Gate y pasan por el canal P entre ellos.

El movimiento de estos electrones, crea las condiciones para que aparezca un puente para los electrones entre el drenaje y la fuente. La amplitud o anchura de este puente, y la cantidad de corriente, es controlada por el voltaje aplicado a la compuerta Gate.

En el caso delMOSFET de canal P, se da una situación similar. Cuando se aplica un voltaje negativo en la compuerta Gate, los huecos del canal P del drain y del source son atraídos hacia el Gate y pasan a través del canal N que hay entre ellos, creando un puente entre drain y source. La amplitud o anchura del puente depende de la tensión aplicada a la compuerta.

Debido a la delgada capa de óxido que hayentre el Gate y el semiconductor, no hay corriente por la compuerta. La corriente que circula entre drain y source es controlada por la tensión aplicada a la compuerta.

Procedimiento

1 Etapa I: Creación MOSFET canal N.

En esta etapa se crea un MOSFET canal N en Microwind 2, con un largo (W) de 6μm y un ancho (L) de 1.2μm. Se realiza un corte transversal mostrado en Fig. 2.

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Fig.2. Corte Transversal de un MOSFET canal N.

En gris se puede observar el sustrato tipo P, en verde las inserciones de donantes tipo N con sus puertos de conexión en color azul. La línea horizontal delgada en color violeta en el centro es el metal, y debajo de este, en color rojo esta el oxido.

A continuación, en Fig. 3, se ven las características de funcionamiento del transistor diseñado,...
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