Entendendo MOSFETs: Como Funcionam, Tipos e Principais Aplicações

MOSFET significa transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico. Como qualquer transistor convencional, é um tipo de transistor com muitas aplicações na eletrônica de potência moderna. Além disso, seu funcionamento baseia-se em como a eletricidade flui através dele. É importante notar que existem muitas variações nos usos do MOSFET em diferentes circuitos. Este artigo fala sobre como um MOSFET funciona, tipos básicos de MOSFETs, vantagens sobre BJTs e suas aplicações. Também você aprenderá como fazer o MOSFET funcionar em seus circuitos.

Vamos lá!

O Que é MOSFET?

Um MOSFET é um transistor compacto. Transistores são dispositivos semicondutores usados para controlar o fluxo de corrente elétrica regulando quanta tensão flui através deles.

O que o diferencia de um BJT é como ele permite a passagem de corrente. No MOSFET, a tensão aplicada à região do gate determina quanta corrente flui do drain para o source. E essa propriedade dá aos MOSFETs seu nome — Transistores de Efeito de Campo de Semicondutor de Óxido Metálico. Curiosamente, esses transistores podem amplificar um sinal ou deixar passar apenas um tipo específico de portador de carga elétrica.

(ESTRUTURA DO MOSFET)

FONTE: Wiki Commons

Em resumo, é um dispositivo de três terminais que determina o fluxo elétrico em um circuito fechado. Seus terminais principais são: Source (S), Gate (G) e Drain (D). O que ele faz depende da tensão de gate aplicada. No entanto, se você considerar seu corpo, o MOSFET é um dispositivo de quatro terminais.

(MOSFET com fundo de hardware eletrônico de computador)

Tipos Básicos de MOSFET

Existem três tipos básicos de MOSFETs.

O primeiro tipo é o "MOSFET N-channel enhancement-mode" ou normalmente ligado (MOSFET de canal N). Ele permite o fluxo de corrente através do canal entre drain e source mesmo com tensão de entrada zero aplicada em seus terminais. Também isso significa que não precisa de sinal de gate para operação e, portanto, é útil em circuitos digitais simples. Aqui, os pinos são fisicamente separados.

(MOSFET N-channel Enhancement Mode)

O segundo tipo de MOSFETs são os "N-channel depletion-mode" ou normalmente desligado (canal N). Este tipo requer uma tensão negativa para ligar e permitir o fluxo de correntes elétricas. Também tem uma vantagem, pois este tipo de transistor atua como um resistor quando está desligado. Portanto, muito útil em aplicações específicas que requerem controle de tensão de entrada. Os pinos são fisicamente conectados.

(MOSFET N-Channel Depletion Mode)

Terceiro, o "transistor MOSFET P-channel depletion-mode" é normalmente desligado (MOSFET p-channel). Este tipo bloqueia qualquer corrente de fluir através dele a menos que uma carga positiva flua através de seus terminais. Significa que este tipo de transistor atua como um isolante. Portanto, não é adequado em aplicações específicas onde é necessário passar corrente o tempo todo.

(MOSFET P-Channel Depletion Mode)

Por fim, "MOSFET P-channel enhancement mode" ou normalmente ligado (p-channel) MOSFET. Este tipo requer tensão gate-source zero para condução de corrente. Também tem uma vantagem sobre seu equivalente n-channel porque não dissipa energia quando em seu estado desligado. Esse recurso permite seu uso em aplicações de chaveamento.

(MOSFET P-Channel Enhancement Mode)

Como Funciona um MOSFET?

A primeira coisa que devemos falar é como um MOSFET funciona? A resposta pode surpreendê-lo!

(Diagrama Esquemático do MOSFET)

FONTE: Wiki Commons

Um MOSFET funciona permitindo ou não a passagem de corrente através de seus terminais, dependendo da tensão aplicada. Ele opera em um efeito de campo elétrico produzido pela tensão aplicada através da superfície do semicondutor adjacente à camada de óxido metálico. Como resultado, isso permite que o MOSFET funcione como p-type ou n-type.

O eletrodo de gate controla a condutividade do canal entre o canal no source e a região do drain dentro do dispositivo. Este princípio de operação faz o transistor atuar como uma chave ideal. Permitindo-nos controlar como a eletricidade flui através do nosso circuito.

É assim que você pode usar um MOSFET. Controlando quanta tensão flui através da região do gate, você pode determinar a corrente de drain no canal drain-source.

(Símbolo do MOSFET design inline)

NB; É importante notar que transistores MOSFET e BJT diferem ligeiramente. Em BJTs, a corrente flui do coletor para o emissor, enquanto em MOSFETs, esse fluxo acontece entre source e drain. O que acontece é que quando a tensão aplicada ao seu terminal de gate excede uma tensão de limiar específica, a corrente começa a fluir através dele.

Vantagens do MOSFET sobre BJT

As vantagens do MOSFET sobre BJT são as seguintes:

• Primeiro, o MOSFET é útil para fazer circuitos mais compactos.
• Segundo, MOSFETs requerem menos potência e energia que transistores BJT, tornando-os mais eficientes no geral. Como não há corrente de base, o dispositivo dissipa muito pouca energia quando em seu estado desligado.
• Terceiro, MOSFETs são mais baratos de fabricar que transistores BJT. Portanto, são a escolha preferida ao projetar circuitos em casa ou para fins de hobby.
• Em seguida, MOSFET pode funcionar em ambientes de alta temperatura, pois seu terminal de gate não precisa de isolamento como um transistor PNP. Isso o torna útil em aplicações onde as temperaturas ficam muito altas.
• Finalmente, MOSFETs são úteis para amplificação de tensão, pois têm dois terminais condutores. Esse recurso permite um fluxo mais significativo de corrente através do circuito quando em seu estado ligado. Em contraste, BJTs requerem apenas um terminal para passar uma corrente elétrica do terminal drain para source ou vice-versa.

(Engenheiro de computador com pinças)

Aplicações do MOSFET

• MOSFET como chave

MOSFET é muito útil em aplicações de potência elétrica para tensões de controle. Ele pode fazer isso facilmente controlando o fluxo de corrente através do terminal de gate. Consequentemente, isso faz com que ele ligue ou desligue (muito como uma chave primária). Além disso, isso torna os MOSFETs dispositivos ideais úteis como interface entre fontes de potência e dispositivos que precisam ser alimentados.

(Mosfet como chave)

Um exemplo de aplicação de um MOSFET n-channel. Quando o interruptor é pressionado, o LED acende.

FONTE: Wiki Commons

• Aplicações de amplificação

MOSFETs também podem amplificar a corrente que passa por eles, permitindo que correntes elétricas maiores fluam através de seu eletrodo de drain quando em seu estado ligado. Isso torna o MOSFET adequado para aplicações que requerem amplificação de tensão (como amplificação de ondas sonoras).

• Aplicações dinâmicas

MOSFETs são úteis em aplicações onde precisam mudar de estado rapidamente, tornando-os dispositivos valiosos em projetos de circuitos que requerem muita comutação.

• Como resistores controlados por tensão ou resistores variáveis

Quando o MOSFET atua como uma chave desligada em aplicações, eles são dispositivos adequados para fazer resistores variáveis ou controlados por tensão.

(Transistores)

Conclusão

Em conclusão, MOSFETs são dispositivos transistores adequados e podem ser úteis em uma ampla gama de aplicações. Eles são fáceis de usar e entender.

Esperamos que você tenha aprendido como um MOSFET funciona, bem como seus usos no seu dia a dia! Se tiver mais perguntas, por favor, nos avise. Adoraríamos ajudar.