Mosfet

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
“LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA”

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO

INGENIERÍA ROBÓTICA INDUSTRIAL

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL


INTRODUCCION
Los transistores de efecto de campo por semiconductor de óxido metálico (metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET) con apreciable capacidad de conducción decorriente en estado activo y buena capacidad de tensión de bloqueo en estado pasivo –y por lo tanto, con potencial para aplicaciones de electrónica de potencia- están disponibles desde principios de la década de 1980. Ahora se usan tanto como los BJT, y es esencial comprender bien estas diferencias para utilizar de modo eficaz tanto los BJT como los MOSFET.
ESTRUCTURA BASICA
Un MOSFET depotencia tiene una estructura de orientación vertical del dopaje alterno de tipo p y de tipo n como se muestra en la figura 22-1a para una celda individual de las múltiples celdas paralelas de un dispositivo completo. La estructura n+pn-n+ se denomina MOSFET de canal n de modo de intensificación. También se fabrica una estructura con el perfil opuesto: MOSFET de canal p. El dopaje en las dos capasextremas n+, llamadas fuente y drenaje, en la figura 22-1, es apropiadamente igual en las dos capas y muy grande, por o general de 1019cm-3. La capa central del tipo p suele llamarse cuerpo y es la zona donde se establece el canal entre fuente y drenaje, y por lo común se dopa con 1016 cm-3. La n- es la región de arrastre del drenaje y suele doparse con 1014-1015 cm-3. Esta región de arrastre determinala tensión de ruptura del dispositivo.
A primera vista parece que no hay manera de que fluya la corriente entre las terminales del dispositivo, porque una de las uniones pn (ya sea la unión de cuerpo-fuente o la unión drenaje-cuerpo) se pondrá en polarización inversa por una de las polaridades de tensión aplicada entre el drenaje y la fuente. No puede haber inyección de portadores minoritarios enla zona del cuerpo por medio de la terminal de compuerta porque la compuerta está aislada del cuerpo por medio de una capa de dióxido de silicio (a menudo denominado óxido de compuerta y con un espesor común de más o menos l 000 Á [angstroms]) que es un muy buen aislante y, por tanto, no hay operación de BJT. Sin embargo, la aplicación de una tensión que polariza el positivo de la compuertarespecto de la fuente convierte la superficie de silicio debajo del óxido de compuerta en una capa o canal de tipo n, lo que conecta la fuente con el drenaje y permite el flujo de corrientes apreciables. El espesor del óxido de compuerta, el ancho de la compuerta (como se diagrama en la figura 21-1) Y el número de zonas de compuerta/fuente conectadas eléctricamente en paralelo son importantes paradeterminar la cantidad de corriente que fluirá para una tensión de compuerta a fuente dada. Los mecanismos que producen el canal se analizarán más adelante en este capítulo.

Figura 22-1 a) Sección transversal vertical, y b) perspectiva de un MOSFET de potencia de canal n. Un MOSFET está compuesto de muchos miles de celdas conectadas en paralelo para lograr una ganancia grande y una resistencia bajaen estado activo.
Algunas capas en la perspectiva se recortaron para intensificar la claridad del dibujo.
La estructura de la figura 22-1 suele denominarse VDMOS, que significa MOSFET de difusión vertical. El nombre describe en forma burda la secuencia de fabricación del dispositivo. El sustrato inicial es por lo general el drenaje n+ sobre el cual se cultiva de manera epitaxialla región dearrastre n" de espesor específico. Luego, la zona del cuerpo de tipo p se difunde en el chip desde el lado de la fuente del chip, seguida por la difusión de la fuente n+. Estas dos difusiones son enmascaradas, lo que significa que algunas partes del chip están protegidas por dióxido de silicio, de modo que los dopantes no llegan al chip donde se dejó el Si02. Los pasos restantes implican la...