¿Contradicción de Mosfet?

Mi falta de conocimiento me hace ver esto como contradictorio, pero:

He leído que los mosfets son mejores (especialmente para puertas lógicas) sobre BJT, porque no consumen energía, no requieren tanto voltaje (¿o corriente?), Reaccionan más rápido y demás.

Sin embargo, también leí que si el voltaje en la puerta es inferior a 10 V, actuarán como resistencias y generarán mucho calor. Entonces, ¿me hace sentir que tanto el voltaje de la puerta como el de la fuente de drenaje deben ser casi iguales, para una batería de 12V?

Finalmente, también leí que el mosfet puede tener ruido en la puerta, por lo que si fuera para una CPU, ¿no sería un gran problema?

¡Gracias!

Probablemente, lo que ha leído sobre los MOSFET es una comparación entre un MOSFET específico y un transistor de unión específico. Hay miles de tipos de BJT y MOSFET. Cada uno es superior en términos de parámetros específicos en comparación con otro. En general, la capacitancia de la puerta hace que los MOSFET sean más lentos que los BJT, pero los MOSFET modernos están hechos con una capacitancia de puerta muy pequeña que los hace súper rápidos. Las CPU de las computadoras ahora funcionan con una fuente de alimentación de alrededor de 1V. Los fets en la CPU no necesitan 10V para encenderse completamente.
Si desea saber cuándo son mejores los BJT, pregunte al fabricante de BJT Zetex: AN21: Consideraciones sobre transistores bipolares

Respuestas (2)

En realidad, la razón principal por la que casi toda la lógica está hecha en CMOS (NMOSFET y PMOSFET) en estos días es que la lógica CMOS en chips (y casi toda la lógica está en chips) se reduce mucho (se puede hacer de tamaño más pequeño) mucho mejor que BJT.

¿ Has oído hablar de la ley de Moore ? Bueno, esta "ley" hoy en día se aplica casi exclusivamente a la lógica CMOS que usa MOSFET. En la década de 1970, la lógica BJT aún podía reducir su tamaño, por lo que siguió la ley de Moore. Pero pronto fue alcanzado por CMOS, lo que da como resultado un consumo de energía mucho menor (especialmente cuando la lógica es estática, lo que significa que no hace nada) y cuando CMOS se vuelve más avanzado, también aumenta la velocidad.

Los teléfonos inteligentes de hoy en día serían imposibles de fabricar utilizando la lógica BJT, ya que el teléfono sería tan grande como un refrigerador y necesitaría una batería del mismo tamaño.

"por debajo de 10 V, actuarán como resistencias y generarán mucho calor"

Eso es una completa tontería . Olvídalo, debes haberlo entendido mal porque no es cierto. Las CPU Intel actuales utilizan la lógica CMOS que se ejecuta a 1 voltio o menos. Estos transistores están dañados por solo 2 voltios en su puerta.

Además, comportarse como una resistencia no implica que se genere calor. Sólo si circula corriente se genera calor. En la lógica CMOS, la principal fuente de disipación de energía es causada por la carga y descarga de las capacitancias de la puerta.

"mosfet puede tener ruido en la puerta"

También creo que no entendiste bien esta afirmación.

Todos los dispositivos generan ruido, incluidos los BJT. Para los circuitos lógicos, el ruido (me refiero al parpadeo y al ruido térmico) generalmente no es un problema ya que las señales (incluso cuando se usa una fuente de alimentación de 1 V) son significativamente más grandes que el ruido. El ruido es solo un problema en los diseños analógicos, no en los digitales. Ruido o mejor: las perturbaciones en la fuente de alimentación también son un problema en digital y es por eso que se necesita mucho desacoplamiento de la fuente (usando condensadores).

Para ser justos, la afirmación de que los MOSFET actúan como resistencias cuando Vgs está por debajo de 10 V no es una completa tontería. Al comparar transistores de potencia, el voltaje de puerta requerido para encender completamente un MOSFET es un factor importante en la selección de componentes, aunque los MOSFET de potencia de "nivel lógico" de bajo Vgs se han vuelto comunes en los últimos años (puede comprar unos con un voltaje de umbral inferior a 1 V). OP simplemente asumió que lo mismo debe aplicarse a CMOS también después de leer algunas cosas al azar en Internet, cuando en realidad no es así debido a los diferentes procesos de fabricación involucrados.
@jms No son solo los Vgs los que determinan si un MOSFET se comporta como una resistencia (modo triodo). Es Vdssat que es Vgs - Vt. Lo que significa que Vgs debe ser grande, Vds debe ser pequeño. Como Vds > Vdssat, el mosfet se comporta como una fuente de corriente (modo de saturación). También encontrará en la hoja de datos de la mayoría de los MOSFET con fines de conmutación que Vgs debe estar por encima (no por debajo) de un cierto valor para un Rds bajo, lo que significa que el MOSFET está en modo triodo y se comporta como una resistencia.
Solo quería explicarle a OP cómo hizo una suposición incorrecta sobre el voltaje de umbral ya que usted no lo hizo. Estoy de acuerdo con su respuesta y me doy cuenta de que debería haber escrito "... aunque Vgs(th) bajo poder de "nivel lógico"..." en lugar de "...aunque bajo poder de "nivel lógico" Vgs... ", pero no entiendo por qué empezaste a explicar cosas ya que nunca insinué lo contrario.

Los MOSFET no consumen energía estática para mantenerlos encendidos o apagados. Un BJT necesitaría una corriente base para permanecer encendido.

En un circuito digital no hay corriente estática presente (excepto corriente de fuga), por lo tanto, los transistores solo necesitan energía para la conmutación. La potencia depende de la capacitancia de la puerta, el voltaje (al cuadrado) y la frecuencia de conmutación. Son muy efectivos. Debido a la gran cantidad de transistores en una CPU, el consumo de energía puede ser muy alto.

En el diseño digital, el ruido de los transistores no es motivo de preocupación, es insignificante en comparación con la amplitud de la señal.

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