12.16 : Características do MOSFET

Os transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET, em inglês), desempenham um papel crítico nos circuitos eletrônicos. Eles são utilizados principalmente para amplificar e comutar sinais.

Vários parâmetros vitais influenciam sua funcionalidade, o que é crucial para aplicações teóricas e eletrônicas. Primeiro, as dimensões do canal, precisamente o comprimento e a largura, são fundamentais. O tamanho desses canais afeta a capacidade do transistor de transportar corrente e as velocidades de comutação; canais mais curtos normalmente permitem uma operação mais rápida. Em seguida, a espessura do óxido, a camada de dióxido de silício que separa a porta do canal, modula o controle da porta sobre o canal. Óxidos mais finos aumentam a capacitância da porta, melhorando esse controle.

Outro fator significativo é a profundidade da junção e a dopagem do substrato, que ajustam a tensão limite do MOSFET e controlam as correntes de fuga. A dopagem modifica as propriedades do semicondutor através da introdução de impurezas.

Operacionalmente, os MOSFETs exibem três regiões distintas com base na tensão porta-fonte.

• Na região de corte, o transistor está desligado, não apresentando nenhum caminho condutor entre a fonte e o dreno, o que restringe a corrente a um vazamento reverso mínimo.
• A região linear surge quando a V_GS excede o limite e a V_DS (tensão dreno-fonte) é baixa. Aqui, o transistor atua como um resistor variável onde a corrente de dreno (I_D) é diretamente proporcional à V_DS, modulada pela V_GS.
• Na região de saturação, a I_D estabiliza apesar do aumento da V_DS devido ao efeito de pinçamento, onde o canal próximo ao dreno se estreita, restringindo ainda mais o fluxo de corrente.

Estas condições operacionais determinam como os MOSFETs são implementados nos circuitos, especialmente onde é necessário um controle eletrônico preciso.