En 1949, una computadora tardó 70 horas en calcular el valor de pi hasta 2037 dígitos. Ahora, un teléfono inteligente puede realizar la misma tarea en 0,5 segundos. Este increíble aumento de velocidad es posible gracias a un pequeño dispositivo llamado MOSFET. Exploremos el funcionamiento interno de un MOSFET para comprender cómo funciona.
Los conceptos básicos de un MOSFET
Un MOSFET es un interruptor controlado electrónicamente que permite o impide el flujo de corriente sin ninguna pieza mecánica. Al igual que otros transistores, un MOSFET está fabricado a partir de un material semiconductor como el silicio. En su forma pura, el silicio tiene una baja conductividad eléctrica. Sin embargo, al introducir impurezas controladas llamadas dopantes en el silicio, se puede aumentar considerablemente su conductividad. Este proceso de añadir impurezas se llama dopaje.
Entendiendo el dopaje
Cuando se inyectan impurezas con electrones adicionales en el silicio, el material resultante se vuelve altamente conductor. Esto se conoce como dopaje tipo n. Por otro lado, las impurezas con menos electrones también pueden aumentar la conductividad del silicio, lo que se conoce como dopaje tipo p. La concentración de impurezas puede ser baja o alta, influyendo en el grado de dopaje.
Dentro de un MOSFET
Un MOSFET se construye dopando una oblea de silicio de una manera específica. Vale la pena señalar que incluso en la región dopada con p del MOSFET, hay muy pocos electrones libres que puedan conducir electricidad, conocidos como portadores minoritarios. Cuando se forma una unión pn dentro de un MOSFET, el exceso de electrones en la región dopada con n migra a la región dopada con p, creando una región de agotamiento, un área sin electrones libres ni huecos.
Funcionamiento de un MOSFET
Cuando se conecta una fuente de energía a través de un MOSFET, la región de agotamiento en el lado derecho se expande debido a la presencia de la fuente de energía, lo que impide el flujo de electrones a través del MOSFET. Para permitir el flujo de electrones en el MOSFET, se utiliza una técnica sencilla que implica un condensador. Al reemplazar una placa del capacitor con el sustrato tipo p del MOSFET y aplicar una fuente de energía, los electrones se dispersan en el sustrato, generando una carga positiva en la placa de metal y creando un campo eléctrico.
Con un campo eléctrico suficientemente fuerte, los electrones son atraídos hacia la parte superior, provocando el hacinamiento de electrones en esa región. Este proceso rompe la barrera de la región de agotamiento y crea un canal para el flujo de electrones. Al controlar el voltaje de la puerta, el MOSFET se puede encender y apagar.
Aplicaciones y ventajas
Los MOSFET se emplean en diversas aplicaciones, como la memoria digital y el procesamiento digital. Permiten la creación de elementos de memoria RAM estática y puertas lógicas a gran escala para unidades de procesamiento complejas. A diferencia de los BJT, los MOSFET tienen propiedades escalables, lo que permite la fabricación de millones de MOSFET en una sola oblea. Además, los MOSFET tienen un desperdicio mínimo de energía y son menos ruidosos en comparación con los BJT.
En resumen, el MOSFET es un componente crucial de la electrónica digital moderna, ya que proporciona capacidades de conmutación eficientes y permite el desarrollo de tecnologías avanzadas. Esperamos que este artículo le haya permitido comprender mejor cómo funcionan los MOSFET. ¡Gracias por tu apoyo!
