¿Qué es un transistor MOS?

El transistor semiconductor de óxido de metal (MOS) es el componente básico de la mayoría de las memorias digitales modernas, procesadores y chips lógicos. También es un elemento común en muchos circuitos integrados analógicos y de señal mixta. Estos transistores se encuentran en cualquier cantidad de dispositivos electrónicos, desde teléfonos celulares y computadoras hasta refrigeradores controlados digitalmente y equipos médicos electrónicos. El transistor MOS es bastante versátil y puede funcionar como un interruptor, un amplificador o una resistencia. También se conoce como un tipo particular de transistor de efecto de campo (FET) llamado puerta aislada (IGFET) o MOS (MOSFET). El efecto de campo se refiere al campo eléctrico de la carga en la puerta del transistor.

El transistor MOS está fabricado en un sustrato de cristal semiconductor, generalmente de silicio. El sustrato está cubierto con una delgada capa aislante, a menudo hecha de dióxido de silicio. Por encima de esta capa está la puerta, típicamente hecha de metal o silicio policristalino. La región de cristal en un lado de la puerta se llama la fuente, mientras que el otro es el drenaje. La fuente y el drenaje generalmente están "dopados" con el mismo tipo de silicio; el canal debajo de la puerta está "dopado" con el tipo opuesto. Esto forma una estructura similar a un transistor NPN o PNP estándar.

Un transistor MOS generalmente se fabrica como un transistor PMOS o NMOS. Un transistor PMOS tiene una fuente y un drenaje de silicio tipo p; el canal debajo de la puerta es de tipo n. Cuando se aplica un voltaje negativo a la puerta, el transistor se enciende. Esto permite que fluya una corriente entre la fuente y el drenaje. Cuando se aplica un voltaje positivo a la puerta, se apaga.

Un transistor NMOS es lo opuesto: un canal de tipo p con una fuente y drenaje de tipo n. Cuando se aplica un voltaje negativo en la puerta de un transistor NMOS, se apaga; un voltaje positivo lo enciende. Una ventaja que NMOS tiene sobre PMOS es la velocidad de cambio: NMOS es generalmente más rápido.

Muchos circuitos integrados utilizan puertas lógicas MOS (CMOS) complementarias. Una puerta CMOS está compuesta por dos tipos de transistores conectados entre sí: uno NMOS y uno PMOS. Estas puertas a menudo son favorecidas donde el consumo de energía es crítico. Por lo general, no usan energía hasta que los transistores cambian de un estado a otro.

El MOSFET en modo de agotamiento es un tipo especial de transistor MOS que se puede usar como resistencia. Su área de compuerta está fabricada con una capa adicional entre el aislante de dióxido de silicio y el sustrato. La capa está "dopada" con el mismo tipo de silicio que las regiones de drenaje y fuente. Cuando no hay carga en la puerta, esta capa conduce corriente. La resistencia está determinada por el tamaño del transistor cuando se crea. La presencia de una carga de puerta apaga este tipo de transistor MOS.

Como la mayoría de los otros transistores, un transistor MOS puede amplificar una señal. La cantidad de corriente que fluye entre la fuente y el drenaje varía con la señal de la puerta. Algunos transistores MOS están construidos y empaquetados individualmente para manejar grandes corrientes. Estos se pueden usar en fuentes de alimentación conmutadas, amplificadores de alta potencia, controladores de bobina y otras aplicaciones analógicas o de señal mixta. La mayoría de los transistores MOS se utilizan en circuitos digitales de baja potencia y baja corriente. Por lo general, se incluyen dentro de chips con otras partes, en lugar de estar solos.