12.17 : MOSFET: Modo de saturación

Los MOSFET en modo de saturación son componentes fundamentales en la electrónica y se distinguen por su capacidad para actuar como interruptores altamente eficientes. Forman parte de la familia más amplia de transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET). Están disponibles en dos tipos: canal p y canal n, cada uno adaptado a operaciones de polaridad específicas.

En su forma básica, los MOSFET en modo de saturación normalmente no son conductores cuando el voltaje compuerta-fuente (V_gs) es cero. Este estado predeterminado 'apagado' significa que no fluye corriente entre los terminales de drenaje y fuente a menos que se aplique un V_gs positivo. Cuando se aplica este voltaje, genera un campo eléctrico que atrae electrones (para el canal n) o huecos (para el canal p) hacia la capa de óxido, creando efectivamente lo que se conoce como una capa de inversión. Esta capa forma un canal conductor entre la fuente y el drenaje, permitiendo que fluya la corriente.

La característica única de los MOSFET en modo de saturación es su capacidad para controlar la magnitud de la corriente de drenaje (i_d) ajustando V_gs. El aumento de V_gs mejora la conductividad del canal, permitiendo así que pase más corriente. Esta relación entre V_gs e i_d hace que estos dispositivos sean excelentes para aplicaciones de control de precisión, como ajustar el brillo de las luces LED a través de un regulador de intensidad. Aquí, al girar la perilla del atenuador se varían los V_gs; a voltaje cero, los LED están apagados y al aumentar el voltaje se iluminan progresivamente.

Además, los MOSFET en modo de saturación son ideales para circuitos de conmutación de energía y para crear puertas lógicas tipo CMOS en circuitos integrados debido a su alta entrada y baja resistencia de encendido. Estas características permiten una conmutación eficiente y de alta velocidad con una pérdida de energía mínima, lo que hace que los MOSFET en modo de saturación sean esenciales en el diseño electrónico moderno.