5. EL TRANSISTOR MOS

Transistor MOS (Transistor de efecto campo).

El efecto campo consiste en conseguir mejorar la conducción en un campo eléctrico.

MOS: Metal Oxide Semiconductor

MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

IGFET: Inslate Gate Field Effect Transistor.

El transistor MOS es un transistor monopolar solo tiene un tipo de cargas electrones o huecos.

Transistores nMOS y pMOS.

  

Transistor nMOS 

Vgs = tensión entre puerta y sustrato

Vds = tensión entre drenador y fuente

Vt = tensión umbral

En el transistor nMOS la puerta se polariza con respecto al sustrato, el sustrato se polariza a 0v. 

nMOS = canal de electrones n.

Proceso.

1. Cuando al puerta tiene tensión positiva los huecos del semiconductor se desplazan hacia abajo y las cargas minoritarias(electrones) se desplazan hacia arriba.
2. Se forma un canal de electrones tipo n, si se crea un campo eléctrico entre fuente y drenador,
3.  la fuente se polariza a tierra (Vs = 0v) Luego los electrones salen de la fuente y entran en el drenador.
4. el sustrato se polariza contrario al canal, luego Vgs > Vt = 1v esto debe cumplirse para que se forme el canal.
5. Vt : es la tensión mínima que debe superar la polarización entre puerta y sustrato.

Formación del canal nMOS.

1. Si Vds = 0v --> Vds = Vs y Vt = 0

Se forma el canal y este es uniforme entre fuente y drenador y Vgs > Vt. Entonces Vgs = Vgd.

2. Vds < Vgs - Vt

El canal se estrecha por el lado del drenador. Vgd = Vgs - Vds > Vt.

3. Vds > Vgs - Vt

Efecto Pinch-off, corte en el canal. Tensión de Pinch-off = Vd. 

Transistor en saturación Vgd = Vgs - Vds < Vt

Notas:

• La corriente que pasa por Vds es Id.
• Si Vss < Vt no hay canal, nMOS en corte.
• Vss = 0 (Tensión de fuente = Tensión de sustrato)
• La tensión de sustrato es 0 porque esta conectado a tierra.
• El transistor nMOS es 3 veces mas rápido que el pMOS.

Transistor pMOS.

El transistor pMOS funciona igual que el nMOS solo que al contrario.

Modelo del transistor MOS en continua.

1. Zona Lineal.

Vds < Vgs - Vt y Vgs > Vt

El comportamiento del MOS es como el de una resistencia.

2. Zona de Saturación.

El MOS se comporta como un generador ideal de corriente.

Tiempos de retardo de los transistores pMOS y nMOS.

Cuando se carga el pMOS se descarga el nMOS y al reves.

Descarga: 

Carga:

Siendo:

Tiempo de retardo de baja a alta:






Tiempo de retardo de alta a baja:

Puertas lógicas.

Puerta NOT (Transistor CMOS)

El transistor CMOS es una red complementaria, porque la parte de arriba (transistor pMOS) se complementa con la parte de abajo (transistor nMOS).

Cuando uno de los transistores tiene tensión el otro no.

Puerta de transmisión CMOS.

Puerta NAND.

Puerta AND.

Puerta NOR.