¿Qué es un transistor MOSFET?

Un transistor MOSFET es un dispositivo semiconductor que conmuta o amplifica señales en dispositivos electrónicos. MOSFET es un acrónimo de transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor. El nombre se puede escribir de diversas maneras como MOSFET, MOS FET o MOS-FET; El término transistor MOSFET se usa comúnmente, a pesar de su redundancia. El propósito de un transistor MOSFET es afectar el flujo de cargas eléctricas a través de un dispositivo mediante el uso de pequeñas cantidades de electricidad para influir en el flujo de cantidades mucho mayores. Los MOSFET son los transistores más utilizados en la electrónica moderna.

El transistor MOSFET es omnipresente en la vida moderna porque es el tipo de transistor más utilizado en circuitos integrados, la base de casi todas las computadoras y dispositivos electrónicos modernos. El transistor MOSFET es adecuado para este papel debido a su bajo consumo y disipación de energía, bajo calor residual y bajos costos de producción en masa. Un circuito integrado moderno puede contener miles de millones de MOSFET. Los transistores MOSFET están presentes en dispositivos que van desde teléfonos celulares y relojes digitales hasta enormes supercomputadoras utilizadas para cálculos científicos complejos en campos como climatología, astronomía y física de partículas.

Un MOSFET tiene cuatro terminales de semiconductores, llamados fuente, compuerta, drenaje y cuerpo. La fuente y el drenaje están ubicados en el cuerpo del transistor, mientras que la puerta está por encima de estos tres terminales, colocada entre la fuente y el drenaje. La puerta está separada de las otras terminales por una delgada capa de aislamiento.

Un MOSFET puede diseñarse para usar electrones cargados negativamente o agujeros de electrones cargados positivamente como portadores de carga eléctrica. Los terminales de fuente, compuerta y drenaje están diseñados para tener un exceso de electrones o huecos de electrones, lo que le da a cada uno una polaridad negativa o positiva. La fuente y el drenaje siempre tienen la misma polaridad, y la puerta siempre tiene la polaridad opuesta de la fuente y el drenaje.

Cuando el voltaje entre el cuerpo y la compuerta aumenta y la compuerta recibe una carga eléctrica, los portadores de carga eléctrica de la misma carga son repelidos desde el área de la compuerta, creando lo que se llama una región de agotamiento. Si esta región se vuelve lo suficientemente grande, creará lo que se llama una capa de inversión en la interfaz de las capas aislantes y semiconductoras, proporcionando un canal donde los portadores de carga de la polaridad opuesta de la puerta pueden fluir fácilmente. Esto permite que grandes cantidades de electricidad fluyan desde la fuente al desagüe. Al igual que todos los transistores de efecto de campo, cada transistor MOSFET individual utiliza exclusivamente portadores de carga positiva o negativa.

Los transistores MOSFET están hechos principalmente de silicio o una aleación de silicio-germanio. Las propiedades de los terminales de semiconductores se pueden alterar agregando pequeñas impurezas de sustancias como boro, fósforo o arsénico, un proceso llamado dopaje. La compuerta generalmente está hecha de silicio policristalino, aunque algunos MOSFET tienen compuertas hechas de polisilicio aleado con metales como titanio, tungsteno o níquel. Los transistores extremadamente pequeños usan compuertas hechas de metales como tungsteno, tántalo o nitruro de titanio. La capa aislante está hecha más comúnmente de dióxido de silicio (SO ₂ ), aunque también se usan otros compuestos de óxido.