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MOSFET , que muestra los terminales de puerta (G), cuerpo (B), fuente (S) y drenaje (D). La puerta está separada del cuerpo por una capa aislante (rosa).

El transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico ( MOSFET , MOS-FET o MOS FET ), también conocido como transistor de óxido metálico y silicio ( transistor MOS o MOS ), [1] es un tipo de puerta aislada transistor de efecto de campo (IGFET) que se fabrica mediante la oxidación controlada de un semiconductor , generalmente silicio . El voltaje de la puerta cubierta determina la conductividad eléctrica.del dispositivo; esta capacidad de cambiar la conductividad con la cantidad de voltaje aplicado se puede utilizar para amplificar o cambiar señales electrónicas . El MOSFET fue inventado por el ingeniero egipcio Mohamed M. Atalla y el ingeniero coreano Dawon Kahng en Bell Labs en 1959. Es el componente básico de la electrónica moderna y el dispositivo fabricado con más frecuencia en la historia, con un total estimado de 13 sextillones (1.3 × 10 22 ) MOSFET fabricados entre 1960 y 2018. 

El MOSFET es el dispositivo semiconductor más común en circuitos digitales y analógicos , y el dispositivo de potencia más común . Fue la primera verdaderamente compacto de transistores que podrían ser miniaturizado y producido en masa para una amplia gama de usos , revolucionando la industria de la electrónica y de la economía mundial , después de haber sido fundamental para la revolución del ordenador , revolución digital , revolución de la información , la edad de silicio y era de la información . Escala MOSFETy la miniaturización ha estado impulsando el rápido crecimiento exponencial de la tecnología de semiconductores electrónicos desde la década de 1960, y habilita circuitos integrados de alta densidad (CI) como chips de memoria y microprocesadores . El MOSFET se considera posiblemente el invento más importante en electrónica, como el "caballo de batalla" de la industria electrónica y la "tecnología base" de finales del siglo XX y principios del XXI, habiendo revolucionado la cultura, la economía, la sociedad y la vida cotidianas modernas.

El MOSFET es, con mucho, el transistor más utilizado en ambos circuitos digitales y circuitos analógicos , y es la columna vertebral de la moderna electrónica . [2] Es la base de numerosas tecnologías modernas, [3] y se utiliza comúnmente para una amplia gama de aplicaciones. [4] Según Jean-Pierre Colinge, numerosas tecnologías modernas no existirían sin el MOSFET, como la industria informática moderna , los sistemas de telecomunicaciones digitales , los videojuegos , las calculadoras de bolsillo y los relojes de pulsera digitales , por ejemplo. [3]

Los MOSFET en circuitos integrados son los elementos principales de los procesadores de computadora , la memoria de semiconductores , los sensores de imagen y la mayoría de los otros tipos de circuitos integrados. Los dispositivos MOSFET discretos se utilizan ampliamente en aplicaciones como fuentes de alimentación conmutadas , unidades de frecuencia variable y otras aplicaciones de electrónica de potencia en las que cada dispositivo puede conmutar miles de vatios. Los amplificadores de radiofrecuencia hasta el espectro UHF utilizan transistores MOSFET como señal analógica y amplificadores de potencia . Los sistemas de radio también usan MOSFET como osciladores o mezcladorespara convertir frecuencias. Los dispositivos MOSFET también se aplican en amplificadores de potencia de audiofrecuencia para sistemas de megafonía , refuerzo de sonido y sistemas de sonido para el hogar y el automóvil .

Historia [ editar ]

Artículo principal: MOSFET
Mohamed M. Atalla (izquierda) y Dawon Kahng (derecha) inventaron el MOSFET en 1959.

El MOSFET fue inventado por el ingeniero egipcio Mohamed M. Atalla y el ingeniero de Corea Dawon Kahng en Bell Telephone Laboratories en 1959. [5] Se fabricaron el dispositivo en noviembre de 1959, [6] y la presentó como la superficie "campo de dióxido de silicio-silicio inducida dispositivo "a principios de 1960, [7] en la Conferencia de Dispositivos de Estado Sólido celebrada en la Universidad Carnegie Mellon . [8]

A principios de la década de 1960, Fairchild Semiconductor , RCA Laboratories , General Microelectronics (dirigido por el ex ingeniero de Fairchild Frank Wanlass ) e IBM establecieron programas de investigación sobre tecnología MOS . En 1963, se hizo el primer anuncio público formal de la existencia del MOSFET como una tecnología potencial. Luego fue comercializado por primera vez por General Microelectronics (GMe) en mayo de 1964, seguido por Fairchild en octubre de 1964. El primer contrato MOS de GMe fue con la NASA , que utilizó MOSFET para naves espaciales y satélites en el programa de la Plataforma de Monitoreo Interplanetario (IMP) y el Programa de Exploradores.. [9] Los primeros MOSFET comercializados por GMe y Fairchild eran dispositivos de canal p ( PMOS ) para aplicaciones lógicas y de conmutación. [5] A mediados de la década de 1960, RCA utilizaba MOSFET en sus productos de consumo, incluida la radio FM , la televisión y los amplificadores . [10]

Revolución MOS [ editar ]

El desarrollo del MOSFET condujo a una revolución en la tecnología electrónica , llamada revolución MOS [11] o revolución MOSFET. [12] El MOSFET fue el primer transistor verdaderamente compacto que pudo miniaturizarse y producirse en masa para una amplia gama de usos. [13] Con su miniaturización en rápida escala , la tecnología MOS se convirtió en el foco de RCA, Fairchild, Intel y otras compañías de semiconductores en la década de 1960, impulsando el crecimiento tecnológico y económico de la industria de semiconductores temprana con sede en California (incluyendo lo que más tarde se conocería como Silicon Valley ) [14] así como Japón.[15]

El impacto del MOSFET se volvió comercialmente significativo desde finales de la década de 1960 en adelante. [16] Esto condujo a una revolución en la industria de la electrónica , que desde entonces ha impactado la vida diaria en casi todos los sentidos, [17] con la tecnología MOS conduciendo a cambios revolucionarios en tecnología, economía, cultura y pensamiento . [18] La invención del MOSFET se ha citado como el nacimiento de la electrónica moderna . [19] El MOSFET fue fundamental para la revolución de la electrónica, [20] la revolución de la microelectrónica , [21] la revolución del silicio , [18] [22] yrevolución de la microcomputadora , [23]

Importancia [ editar ]

El MOSFET forma la base de la electrónica moderna, [24] y es el elemento básico en la mayoría de los equipos electrónicos modernos . [25] Es el transistor más común en electrónica, [26] y el dispositivo semiconductor más utilizado en el mundo. [27] Se ha descrito como el "caballo de batalla de la industria electrónica" [28] y "la tecnología base" de finales del siglo XX a principios del XXI. [29] El escalado y miniaturización de MOSFET (consulte la Lista de ejemplos de escalas de semiconductores ) han sido los factores principales detrás del rápido crecimiento exponencial de los semiconductores electrónicostecnología desde la década de 1960, [30] ya que la rápida miniaturización de los MOSFET ha sido en gran parte responsable del aumento de la densidad de transistores , el aumento del rendimiento y la disminución del consumo de energía de los chips de circuitos integrados y los dispositivos electrónicos desde la década de 1960. [4]

Los MOSFET son capaces de una alta escalabilidad ( ley de Moore y escala de Dennard ), [31] con una miniaturización creciente , [32] y se pueden escalar fácilmente a dimensiones más pequeñas. [33] Consumen significativamente menos energía y permiten una densidad mucho mayor que los transistores bipolares. [34] Por tanto, los MOSFET tienen un tamaño mucho más pequeño que los BJT, [35] unas 20 veces más pequeños a principios de la década de 1990. [35] Los MOSFET también tienen una velocidad de conmutación más rápida, [36] con una conmutación electrónica rápida de encendido y apagado que los hace ideales para generar trenes de pulsos ,[37] la base de las señales digitales . [38] [39] en contraste con los BJT que generan más lentamente señales analógicas que se asemejan a las ondas sinusoidales . [37] Los MOSFET también son más baratos [40] y tienen pasos de procesamiento relativamente simples, lo que da como resultado un alto rendimiento de fabricación . [33] Los MOSFET permiten la integración a gran escala (LSI) y son ideales para circuitos digitales , [41] así como para circuitos analógicos lineales . [37]

El MOSFET ha sido llamado el transistor más importante , [42] el dispositivo más importante en la industria electrónica, [43] el dispositivo más importante en la industria de la computación , [44] uno de los desarrollos más importantes en la tecnología de semiconductores , [45] y posiblemente el invento más importante de la electrónica. [46] El MOSFET ha sido el pilar fundamental de la moderna electrónica digital , [29] durante la revolución digital , [47] revolución de la información , era de la información , [48]y edad del silicio . [18] [22] Los MOSFET han sido la fuerza impulsora detrás de la revolución de las computadoras y las tecnologías habilitadas por ella. [49] [50] [51] El rápido progreso de la industria electrónica durante finales del siglo XX y principios del XXI se logró mediante una rápida escala MOSFET ( escala de Dennard y ley de Moore ), hasta el nivel de la nanoelectrónica a principios del siglo XXI. [52] El MOSFET revolucionó el mundo durante la era de la información, con su alta densidad permitiendo que una computadora exista en unos pocos chips IC pequeños en lugar de llenar una habitación, [53]y luego haciendo posible la tecnología de comunicaciones digitales como los teléfonos inteligentes . [49]

El MOSFET es el dispositivo más fabricado de la historia. [54] [55] El MOSFET genera ventas anuales de $ 295 mil millones a partir de 2015. [56] Entre 1960 y 2018, se ha fabricado un total estimado de 13 sextillones de transistores MOS, lo que representa al menos el 99,9% de todos los transistores. [54] Los circuitos integrados digitales , como los microprocesadores y los dispositivos de memoria, contienen de miles a miles de millones de MOSFET integrados en cada dispositivo, que proporcionan las funciones de conmutación básicas necesarias para implementar puertas lógicas. y almacenamiento de datos. También hay dispositivos de memoria que contienen al menos un billón de transistores MOS, como una tarjeta de memoria microSD de 256 GB , más grande que la cantidad de estrellas en la galaxia Vía Láctea . [28] En 2010, los principios operativos de los MOSFET modernos se han mantenido en gran medida los mismos que los del MOSFET original demostrado por primera vez por Mohamed Atalla y Dawon Kahng en 1960. [57] [58] 

La Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos llama al MOSFET un "invento revolucionario que transformó la vida y la cultura en todo el mundo" [49] y el Museo de Historia de la Computación lo acredita con "cambiar irrevocablemente la experiencia humana". [29] El MOSFET también fue la base para los avances ganadores del Premio Nobel como el efecto Hall cuántico [59] y el dispositivo de carga acoplada (CCD), [60] sin embargo, nunca se otorgó ningún Premio Nobel por el MOSFET en sí. [61] En 2018, la Real Academia Sueca de Cienciasque otorga los premios Nobel de ciencia reconoció que la invención del MOSFET por Atalla y Kahng fue una de las más importantes en microelectrónica y en tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC). [62] El MOSFET también está incluido en la lista de hitos del IEEE en electrónica, [63] y sus inventores Mohamed Atalla y Dawon Kahng ingresaron al Salón de la Fama de los Inventores Nacionales en 2009. [64] [65] [26]

Circuito integrado MOS (MOS IC) [ editar ]

Ver también: Circuito integrado , Invención del circuito integrado y Circuito integrado tridimensional

El MOSFET es el tipo de transistor más utilizado y el componente de dispositivo más crítico en chips de circuito integrado (IC). [66] El chip de circuito integrado monolítico se habilitó mediante el proceso de pasivación superficial , que estabilizó eléctricamente las superficies de silicio mediante oxidación térmica , lo que hizo posible la fabricación de chips de circuito integrado monolítico utilizando silicio. El proceso de pasivación superficial fue desarrollado por Mohamed M. Atalla en Bell Labs en 1957. Esta fue la base para el proceso plano , desarrollado por Jean Hoerni enFairchild Semiconductor a principios de 1959, que fue fundamental para la invención del chip de circuito integrado monolítico por Robert Noyce más tarde en 1959. [67] [68] [69] El mismo año, [5] Atalla utilizó su proceso de pasivación de superficie para inventar el MOSFET con Dawon Kahng en Bell Labs. [64] [26] A esto siguió el desarrollo de salas limpias para reducir la contaminación a niveles nunca antes considerados necesarios, y coincidió con el desarrollo de la fotolitografía [70] que, junto con la pasivación de la superficie y el proceso plano, permitió que los circuitos se hecho en pocos pasos.

Mohamed Atalla se dio cuenta de que la principal ventaja de un transistor MOS era su facilidad de fabricación , particularmente adecuado para su uso en los circuitos integrados recientemente inventados. [13] A diferencia de los transistores bipolares que requerían una serie de pasos para el aislamiento de la unión p – n de los transistores en un chip, los MOSFET no requerían tales pasos, pero podían aislarse fácilmente entre sí. [71] Su ventaja para los circuitos integrados fue reiterada por Dawon Kahng en 1961. [6] El Si - SiO 2El sistema poseía las atracciones técnicas de bajo costo de producción (por circuito) y facilidad de integración. Estos dos factores, junto con su miniaturización en rápida escala y su bajo consumo de energía , llevaron al MOSFET a convertirse en el tipo de transistor más utilizado en chips IC.

El primer circuito integrado MOS experimental que se demostró fue un chip de 16 transistores construido por Fred Heiman y Steven Hofstein en RCA en 1962. [40] General Microelectronics luego introdujo los primeros circuitos integrados MOS comerciales en 1964, que constaban de 120 transistores de canal p . [72] Era un registro de desplazamiento de 20 bits , desarrollado por Robert Norman [40] y Frank Wanlass . [73] En 1967, los investigadores de Bell Labs Robert Kerwin, Donald Klein y John Sarace desarrollaron el transistor MOS de puerta autoalineada ( puerta de silicio), que los investigadores de Fairchild SemiconductorFederico Faggin y Tom Klein solían desarrollar el primer IC MOS de puerta de silicio . [74]

Chips IC MOS [ editar ]

Intel 4004 (1971), el primer microprocesador de un solo chip . Es una unidad central de procesamiento (CPU) de 4 bits , fabricada en un chip de integración a gran escala (LSI) PMOS de puerta de silicio con un proceso de 10 µm .

Hay varios tipos diferentes de chips MOS IC, que incluyen los siguientes. [75]

  • Circuito integrado digital [76] [77]
  • Circuito integrado analógico [78]
  • Circuito integrado de aplicación específica (ASIC) [79]
  • Unidad aritmética lógica (ALU) [77]
  • MOS integración a gran escala (MOS LSI) [80] - el Very Large Scale Integration (VLSI), [33] [76] [77] microcontrolador , [80] específico de la aplicación de productos estándar (ASSP), [77] chipset , co -procesador , [81] sistema en un chip , [82] unidad de procesamiento de gráficos (GPU) [83]
  • Embalaje IC [84]
  • Microprocesadores [28] [80] - unidad central de procesamiento (CPU), [80] Microarquitecturas (como x86 , [85] arquitectura ARM , arquitectura MIPS , SPARC ), [77] procesador multinúcleo [86]
  • Circuito integrado de señal mixta [87] [88]
  • Dispositivo lógico programable (PLD) - CPLD , EPLD , FPGA [77]
  • Circuito integrado tridimensional (3D IC): silicio a través de (TSV) [89]

Integración MOS a gran escala (MOS LSI) [ editar ]

Ver también: Integración a gran escala e Integración a muy gran escala

Con su alta escalabilidad , [31] y mucho menor consumo de energía y mayor densidad que los transistores de unión bipolar, [34] el MOSFET hizo posible construir chips IC de alta densidad . [1] En 1964, los chips MOS habían alcanzado una mayor densidad de transistores y menores costos de fabricación que los chips bipolares . Los chips MOS aumentaron aún más en complejidad a un ritmo predicho por la ley de Moore , lo que llevó a la integración a gran escala (LSI) con cientos de MOSFET en un chip a fines de la década de 1960. [80] La tecnología MOS permitió la integración de más de 10,000 transistores en un solo chip LSI a principios de la década de 1970,[90] antes de más tarde que permite la integración a muy gran escala (VLSI). [33] [76]

Microprocesadores [ editar ]

Ver también: cronología de microcontroladores y microprocesadores

El MOSFET es la base de cada microprocesador , [28] y fue el responsable de la invención del microprocesador. [91] Los orígenes tanto del microprocesador como del microcontrolador se remontan a la invención y el desarrollo de la tecnología MOS. La aplicación de chips MOS LSI a la informática fue la base de los primeros microprocesadores, ya que los ingenieros comenzaron a reconocer que un procesador de computadora completo podía estar contenido en un solo chip MOS LSI. [80]

Los primeros microprocesadores eran todos chips MOS, construidos con circuitos MOS LSI. Los primeros microprocesadores multichip , el Four-Phase Systems AL1 en 1969 y el Garrett AiResearch MP944 en 1970, se desarrollaron con varios chips MOS LSI. El primer microprocesador comercial de un solo chip, el Intel 4004 , fue desarrollado por Federico Faggin , utilizando su tecnología MOS IC de puerta de silicio, con los ingenieros de Intel Marcian Hoff y Stan Mazor , y el ingeniero de Busicom Masatoshi Shima . [92] Con la llegada de CMOSmicroprocesadores en 1975, el término "microprocesadores MOS" comenzó a referirse a chips fabricados completamente a partir de lógica PMOS o fabricados completamente a partir de lógica NMOS , en contraste con los "microprocesadores CMOS" y los " procesadores bipolares de corte de bits ". [93]

Circuitos CMOS [ editar ]

Artículo principal: CMOS
Nvidia GeForce 256 (1,999), un temprano en el procesamiento de gráficos unidad (GPU), fabricado en TSMC 's 220  nm CMOS circuito integrado chip (IC). [94]

La lógica complementaria de óxido de metal-semiconductor ( CMOS ) [95] fue desarrollada por Chih-Tang Sah y Frank Wanlass en Fairchild Semiconductor en 1963. [96] El CMOS tenía un menor consumo de energía, pero inicialmente era más lento que el NMOS, que se usaba más ampliamente. para computadoras en la década de 1970. En 1978, Hitachi introdujo el proceso CMOS de dos pocillos, que permitió que CMOS igualara el rendimiento de NMOS con un menor consumo de energía. El proceso CMOS de dos pozos finalmente superó a NMOS como el proceso de fabricación de semiconductores más común para computadoras en la década de 1980. [97] En las décadas de 1970 y 1980, la lógica CMOS consumía más de 7 veces menos potencia que la lógica NMOS, [97] y aproximadamente 100.000 veces menos que la lógica transistor-transistor bipolar (TTL). [98]

Digital [ editar ]

El crecimiento de tecnologías digitales como el microprocesador ha proporcionado la motivación para hacer avanzar la tecnología MOSFET más rápido que cualquier otro tipo de transistor basado en silicio. [99] Una gran ventaja de los MOSFET para conmutación digital es que la capa de óxido entre la puerta y el canal evita que la corriente CC fluya a través de la puerta, lo que reduce aún más el consumo de energía y proporciona una impedancia de entrada muy grande. El óxido aislante entre la puerta y el canal aísla efectivamente un MOSFET en una etapa lógica de las etapas anteriores y posteriores, lo que permite que una sola salida MOSFET controle un número considerable de entradas MOSFET. Lógica basada en transistores bipolares (como TTL) no tiene una capacidad de distribución tan alta. Este aislamiento también hace que sea más fácil para los diseñadores ignorar hasta cierto punto los efectos de carga entre etapas lógicas de forma independiente. Esa extensión está definida por la frecuencia de operación: a medida que aumentan las frecuencias, la impedancia de entrada de los MOSFET disminuye.

Analógico [ editar ]

Más información: amplificador CMOS y circuito integrado de señal mixta

Las ventajas del MOSFET en circuitos digitales no se traducen en supremacía en todos los circuitos analógicos . Los dos tipos de circuito se basan en diferentes características del comportamiento del transistor. Los circuitos digitales se conmutan y pasan la mayor parte del tiempo encendidos o apagados por completo. La transición de uno a otro es solo una preocupación con respecto a la velocidad y la carga requeridas. Los circuitos analógicos dependen del funcionamiento en la región de transición donde pequeños cambios en V gs pueden modular la corriente de salida (drenaje). El JFET y el transistor de unión bipolar (BJT) son los preferidos para una coincidencia precisa (de dispositivos adyacentes en circuitos integrados), mayor transconductanciay ciertas características de temperatura que simplifican mantener el rendimiento predecible a medida que varía la temperatura del circuito.

Sin embargo, los MOSFET se utilizan ampliamente en muchos tipos de circuitos analógicos debido a sus propias ventajas (corriente de puerta cero, impedancia de salida alta y ajustable y robustez mejorada frente a los BJT que pueden degradarse permanentemente incluso rompiendo ligeramente la base del emisor). [ vago ] Las características y el rendimiento de muchos circuitos analógicos se pueden escalar hacia arriba o hacia abajo cambiando los tamaños (largo y ancho) de los MOSFET utilizados. En comparación, en los transistores bipolares, el tamaño del dispositivo no afecta significativamente su rendimiento. [ cita requerida ] Las características ideales de los MOSFET con respecto a la corriente de puerta (cero) y el voltaje de compensación de la fuente de drenaje (cero) también los convierten en elementos de interruptor casi ideales, y también hacenPrácticos circuitos analógicos de condensadores conmutados . En su región lineal, los MOSFET se pueden usar como resistencias de precisión, que pueden tener una resistencia controlada mucho más alta que los BJT. En circuitos de alta potencia, los MOSFET a veces tienen la ventaja de no sufrir fugas térmicas como lo hacen los BJT. [ dudoso - discutir ] Además, los MOSFET se pueden configurar para funcionar como condensadores y giradorescircuitos que permiten que los amplificadores operacionales hechos a partir de ellos aparezcan como inductores, lo que permite que todos los dispositivos analógicos normales en un chip (excepto los diodos, que pueden hacerse más pequeños que un MOSFET de todos modos) se construyan completamente con MOSFET. Esto significa que se pueden hacer circuitos analógicos completos en un chip de silicio en un espacio mucho más pequeño y con técnicas de fabricación más simples. Los MOSFETS son ideales para conmutar cargas inductivas debido a su tolerancia al retroceso inductivo.

Algunos circuitos integrados combinan circuitos MOSFET analógicos y digitales en un solo circuito integrado de señal mixta , lo que hace que el espacio necesario en la placa sea aún más pequeño. Esto crea la necesidad de aislar los circuitos analógicos de los circuitos digitales a nivel de chip, lo que lleva al uso de anillos de aislamiento y silicio en aislante (SOI). Dado que los MOSFET requieren más espacio para manejar una determinada cantidad de energía que un BJT, los procesos de fabricación pueden incorporar BJT y MOSFET en un solo dispositivo. Los dispositivos de transistores mixtos se denominan bi-FET (FET bipolares) si contienen solo un BJT-FET y BiCMOS (bipolar-CMOS) si contienen BJT-FET complementarios. Dichos dispositivos tienen las ventajas de puertas aisladas y una mayor densidad de corriente.

RF CMOS [ editar ]

Artículo principal: RF CMOS
Dongle Bluetooth . Los circuitos integrados de señal mixta RF CMOS se utilizan ampliamente en casi todos los dispositivos Bluetooth modernos. [87]

A finales de la década de 1980, Asad Abidi fue pionero en la tecnología RF CMOS , que utiliza circuitos MOS VLSI , mientras trabajaba en UCLA . Esto cambió la forma en que se diseñaron los circuitos de RF , alejándose de los transistores bipolares discretos y hacia los circuitos integrados CMOS. A partir de 2008, los transceptores de radio en todos los dispositivos de red inalámbrica y los teléfonos móviles modernos se producen en masa como dispositivos RF CMOS. RF CMOS también se utiliza en casi todos los dispositivos Bluetooth y LAN inalámbricos (WLAN) modernos . [87]

Interruptores analógicos [ editar ]

Los interruptores analógicos MOSFET usan el MOSFET para pasar señales analógicas cuando están encendidos y como alta impedancia cuando están apagados. Las señales fluyen en ambas direcciones a través de un interruptor MOSFET. En esta aplicación, el drenaje y la fuente de un MOSFET intercambian lugares dependiendo de los voltajes relativos de los electrodos fuente / drenaje. La fuente es el lado más negativo para un N-MOS o el lado más positivo para un P-MOS. Todos estos interruptores están limitados en cuanto a las señales que pueden pasar o detener por sus voltajes de puerta-fuente, puerta-drenaje y fuente-drenaje; exceder los límites de voltaje, corriente o potencia potencialmente dañará el interruptor.

Tipo único [ editar ]

Este interruptor analógico utiliza un MOSFET simple de cuatro terminales de tipo P o N.

En el caso de un interruptor tipo n, el cuerpo está conectado a la fuente más negativa (generalmente GND) y la puerta se usa como control del interruptor. Siempre que el voltaje de la puerta excede el voltaje de la fuente en al menos un voltaje de umbral, el MOSFET conduce. Cuanto mayor sea el voltaje, más puede conducir el MOSFET. Interruptor de un N-MOS pasa todos los voltajes de menos de V puerta - V tn . Cuando el interruptor es conductor, generalmente opera en el modo de operación lineal (u óhmico), ya que los voltajes de fuente y drenaje generalmente serán casi iguales.

En el caso de un P-MOS, el cuerpo está conectado al voltaje más positivo y la puerta se lleva a un potencial más bajo para encender el interruptor. El interruptor P-MOS pasa todos los voltajes más altos que la puerta V - V tp (el voltaje de umbral V tp es negativo en el caso del modo de mejora P-MOS).

Tipo dual (CMOS) [ editar ]

Este tipo de conmutador "complementario" o CMOS utiliza un P-MOS y un FET N-MOS para contrarrestar las limitaciones del conmutador de tipo único. Los FET tienen sus drenajes y fuentes conectados en paralelo, el cuerpo del P-MOS está conectado al alto potencial ( V DD ) y el cuerpo del N-MOS está conectado al bajo potencial ( gnd ). Para encender el interruptor, la puerta del P-MOS se conduce al potencial bajo y la puerta del N-MOS se conduce al potencial alto. Para voltajes entre V DD - V tn y gnd - V tp , ambos FET conducen la señal; para tensiones inferiores a tierra - V tp, el N-MOS conduce solo; y para tensiones superiores a V DD - V tn , el P-MOS conduce solo.

Los límites de voltaje para este interruptor son los límites de voltaje de puerta-fuente, puerta-drenaje y fuente-drenaje para ambos FET. Además, el P-MOS suele ser dos o tres veces más ancho que el N-MOS, por lo que el interruptor estará equilibrado para la velocidad en las dos direcciones.

Los circuitos de tres estados a veces incorporan un interruptor CMOS MOSFET en su salida para proporcionar una salida de rango completo de baja resistencia cuando está encendido y una señal de nivel medio de alta resistencia cuando está apagado.

Memoria MOS [ editar ]

Artículo principal: memoria MOS
Más información: memoria de computadora y celda de memoria (informática)
Módulo de memoria dual en línea DDR4 SDRAM (DIMM). Es un tipo de DRAM ( memoria dinámica de acceso aleatorio ), que utiliza celdas de memoria MOS que constan de MOSFET y condensadores MOS.

La llegada del MOSFET permitió el uso práctico de transistores MOS como elementos de almacenamiento de celdas de memoria, una función que anteriormente cumplían los núcleos magnéticos en la memoria de la computadora . La primera memoria de computadora moderna se introdujo en 1965, cuando John Schmidt de Fairchild Semiconductor diseñó la primera memoria de semiconductores MOS , una MOS SRAM ( memoria estática de acceso aleatorio ) de 64 bits . [100] SRAM se convirtió en una alternativa a la memoria de núcleo magnético , pero requirió seis transistores MOS para cada bit de datos. [101]

La tecnología MOS es la base de DRAM ( memoria dinámica de acceso aleatorio ). En 1966, el Dr. Robert H. Dennard del IBM Thomas J. Watson Research Center estaba trabajando en la memoria MOS . Mientras examinaba las características de la tecnología MOS, descubrió que era capaz de construir condensadores , y que almacenar una carga o ninguna carga en el condensador MOS podría representar el 1 y el 0 de un bit, mientras que el transistor MOS podría controlar la escritura de la carga en el condensador. Esto lo llevó al desarrollo de una celda de memoria DRAM de un solo transistor. [101]En 1967, Dennard presentó una patente bajo IBM para una celda de memoria DRAM (memoria dinámica de acceso aleatorio) de un solo transistor, basada en la tecnología MOS. [102] La memoria MOS permitía un mayor rendimiento, era más barata y consumía menos energía que la memoria de núcleo magnético , lo que llevó a la memoria MOS a superar a la memoria de núcleo magnético como la tecnología de memoria de computadora dominante a principios de la década de 1970. [103]

Frank Wanlass , mientras estudiaba las estructuras MOSFET en 1963, notó el movimiento de carga a través del óxido hacia una puerta . Si bien no la siguió, esta idea se convertiría más tarde en la base de la tecnología EPROM (memoria de sólo lectura programable y borrable ). [104] En 1967, Dawon Kahng y Simon Sze propusieron que las celdas de memoria de puerta flotante , que constan de MOSFET de puerta flotante (FGMOS), podrían usarse para producir ROM reprogramable ( memoria de solo lectura ). [105] Las celdas de memoria de puerta flotante se convirtieron más tarde en la base paraTecnologías de memoria no volátil (NVM) que incluyen EPROM, EEPROM (ROM programable borrable eléctricamente) y memoria flash . [106]

Tipos de memoria MOS [ editar ]

Más información: Memoria MOS § Aplicaciones
Unidad flash USB . Utiliza memoria flash , un tipo de memoria MOS que consta de celdas de memoria MOSFET de puerta flotante .

Hay varios tipos diferentes de memoria MOS. La siguiente lista incluye varios tipos de memoria MOS diferentes. [107]

  • Memoria analógica: almacenamiento analógico [78]
  • Almacenamiento de BIOS : memoria de BIOS no volátil (memoria CMOS) [108]
  • Memoria caché : caché de la CPU [108]
  • Memoria digital - almacenamiento digital [78]
  • Memoria de puerta flotante - memoria no volátil , EPROM , EEPROM [105] [106]
    • Memoria flash [105] [106] [109] - unidad de estado sólido (SSD), [110] tarjetas de memoria (como tarjetas SD y microSD ), [28] unidad flash USB , [111] flash de trampa de carga (CTF) [86]
  • Celdas de memoria [100] : chips de memoria , almacenamiento de datos , [28] búfer de datos , [112] almacenamiento de códigos , lógica integrada, memoria integrada, memoria principal [108]
  • Registros de memoria [113] - registro de desplazamiento [40] [114]
  • Memoria de acceso aleatorio (RAM) - estática RAM (SRAM), RAM dinámica (DRAM), [100] [102] eDRAM , eSRAM , no volátil RAM (NVRAM), [108] FeRAM , [115] pcram , ReRAM [ 86]
    • DRAM síncrona (SDRAM) - DDR SDRAM ( SDRAM de doble velocidad de datos ), RDRAM , XDR DRAM [116]
  • Memoria de solo lectura (ROM) - ROM de máscara (MROM) y ROM programable (PROM) [116]

Sensores MOS [ editar ]

Se han desarrollado varios sensores MOSFET para medir parámetros físicos , químicos , biológicos y ambientales. [117] Los primeros sensores MOSFET incluyen el FET de puerta abierta (OGFET) introducido por Johannessen en 1970, [117] el transistor de efecto de campo sensible a iones (ISFET) inventado por Piet Bergveld en 1970, [118] el FET de adsorción ( ADFET) patentado por PF Cox en 1974, y un MOSFET sensible al hidrógeno demostrado por I. Lundstrom, MS Shivaraman, CS Svenson y L. Lundkvist en 1975. [117]El ISFET es un tipo especial de MOSFET con una puerta a una cierta distancia, [117] y donde la puerta de metal es reemplazada por una membrana sensible a iones , una solución electrolítica y un electrodo de referencia . [119]

A mediados de la década de 1980, se habían desarrollado muchos otros sensores MOSFET, incluido el sensor de gas FET (GASFET), el FET de superficie accesible (SAFET), el transistor de flujo de carga (CFT), el sensor de presión FET (PRESSFET), el transistor de efecto de campo químico ( ChemFET), referencia ISFET (REFET), biosensor FET (BioFET), FET modificado con enzima (ENFET) y FET modificado inmunológicamente (IMFET). [117] A principios de la década de 2000, se habían desarrollado tipos de BioFET como el transistor de efecto de campo de ADN (DNAFET), el FET modificado genéticamente (GenFET) y el BioFET de potencial celular (CPFET). [119]

Los dos tipos principales de sensores de imagen utilizados en la tecnología de imágenes digitales son el dispositivo de carga acoplada (CCD) y el sensor de píxeles activos (sensor CMOS). Tanto los sensores CCD como CMOS se basan en tecnología MOS, con el CCD basado en condensadores MOS y el sensor CMOS basado en transistores MOS. [60]

Sensores de imagen [ editar ]

Artículos principales: sensor de imagen , dispositivo de carga acoplada y sensor de píxeles activos
Sensor de imagen CMOS . MOS sensores de imagen son la base para las cámaras digitales , la imagen digital , [120] teléfonos con cámara , cámaras de acción , [121] y de ratón ópticos dispositivos. [122]

La tecnología MOS es la base de los sensores de imagen modernos , incluido el dispositivo de carga acoplada (CCD) y el sensor de píxeles activos CMOS (sensor CMOS), que se utilizan en imágenes digitales y cámaras digitales . [60] Willard Boyle y George E. Smith desarrollaron el CCD en 1969. Mientras investigaban el proceso MOS, se dieron cuenta de que una carga eléctrica era la analogía de la burbuja magnética y que podía almacenarse en un minúsculo condensador MOS. Como era bastante sencillo fabricar una serie de condensadores MOS en una fila, les conectaron un voltaje adecuado para que la carga pudiera pasar de uno a otro. [60]El CCD es un circuito semiconductor que luego se utilizó en las primeras cámaras de video digitales para transmisión de televisión . [123]

El MOS sensor activo-pixel (APS) fue desarrollado por Tsutomu Nakamura en Olympus en 1985. [124] El sensor CMOS de píxeles activos se desarrolló más tarde por Eric Fossum y su equipo de la NASA 's Jet Propulsion Laboratory en la década de 1990. [125]

Los sensores de imagen MOS se utilizan ampliamente en la tecnología de mouse óptico . El primer ratón óptico, inventado por Richard F. Lyon en Xerox en 1980, utilizó un chip sensor NMOS de 5  µm . [126] [127] Desde el primer ratón óptico comercial, el IntelliMouse introducido en 1999, la mayoría de los dispositivos de ratón óptico utilizan sensores CMOS. [122]

Otros sensores [ editar ]

Los sensores MOS , también conocidos como sensores MOSFET, se utilizan ampliamente para medir parámetros físicos , químicos , biológicos y ambientales. [117] El transistor de efecto de campo sensible a iones (ISFET), por ejemplo, se utiliza ampliamente en aplicaciones biomédicas . [119]

Los MOSFET también se utilizan ampliamente en sistemas microelectromecánicos (MEMS), ya que los MOSFET de silicio podrían interactuar y comunicarse con el entorno y procesar cosas como productos químicos , movimientos y luz. [128] Un ejemplo temprano de un dispositivo MEMS es el transistor de puerta resonante, una adaptación del MOSFET, desarrollado por Harvey C. Nathanson en 1965. [129]

Las aplicaciones comunes de otros sensores MOS incluyen las siguientes.

  • Sensor de audio [130]
  • Biosensores - BioFET , [117] biotecnología [119]
  • Aplicaciones biomédicas : detección de hibridación de ADN , detección de biomarcadores en sangre, detección de anticuerpos , medición de glucosa , detección de pH , tecnología genética [119]
  • Sensores químicos [117]
  • Sensores ambientales [117]
  • Detectores de gas : sensores de monóxido de carbono , dióxido de azufre , sulfuro de hidrógeno y amoníaco [131]
  • Sensores inteligentes [78]
  • Sistemas microelectromecánicos (MEMS) [128] [130]
  • Sensores de monitoreo: monitoreo de viviendas , monitoreo de oficinas y agricultura, temperatura , humedad , contaminación del aire , incendios , salud , seguridad, iluminación , monitoreo del clima ( lluvia , viento , rayos , tormentas ) [132]
    • Sensores de control de tráfico [132]
  • Sensores físicos [117]
  • Sensores de presión - sensor de presión de aire barométrico (BAP) [133]
  • Red de sensores inalámbricos (WSN) [134]

MOSFET de potencia [ editar ]

Ver también: Power MOSFET , LDMOS § Aplicaciones , VMOS , amplificador FET , tiristor controlado por MOS , electrónica de potencia y dispositivo semiconductor de potencia
Dos MOSFET de potencia en paquetes de montaje en superficie D2PAK . Operando como interruptores, cada uno de estos componentes puede sostener un voltaje de bloqueo de 120 V en el estado apagado y puede conducir una corriente continua de 30  A en el estado encendido , disipando hasta aproximadamente 100 W y controlando una carga de más de 2000 W. Se muestra una cerilla a escala. 

El MOSFET de potencia , que se utiliza comúnmente en la electrónica de potencia , se desarrolló a principios de la década de 1970. [135] El MOSFET de potencia permite una potencia de accionamiento de puerta baja, una velocidad de conmutación rápida y una capacidad avanzada de conexión en paralelo. [36]

El MOSFET de potencia es el dispositivo de potencia más utilizado en el mundo. [36] Las ventajas sobre los transistores de unión bipolar en la electrónica de potencia incluyen MOSFET que no requieren un flujo continuo de corriente de excitación para permanecer en el estado ON, ofreciendo velocidades de conmutación más altas, pérdidas de potencia de conmutación más bajas, resistencias de encendido más bajas y menor susceptibilidad a la fuga térmica. [136] El MOSFET de potencia tuvo un impacto en las fuentes de alimentación , permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas, reducción de tamaño y peso y aumento de volumen de producción. [137]

Las fuentes de alimentación conmutadas son las aplicaciones más comunes de los MOSFET de potencia. [37] También se utilizan ampliamente para amplificadores de potencia MOS RF , que permitieron la transición de las redes móviles de analógicas a digitales en la década de 1990. Esto condujo a la amplia proliferación de redes móviles inalámbricas, que revolucionaron los sistemas de telecomunicaciones . [138] El LDMOS en particular es el amplificador de potencia más utilizado en redes móviles, como 2G , 3G , [138] 4G y 5G . [139] Más de 50 Se envían mil millones de MOSFET de potencia discreta anualmente, a partir de 2018. Se utilizan ampliamente para sistemas automotrices , industriales y de comunicaciones en particular. [140] Los MOSFET de potencia se utilizan habitualmente en la electrónica del automóvil , en particular como dispositivos de conmutación en unidades de control electrónico , [141] y como convertidores de potencia en vehículos eléctricos modernos . [142] El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un transistor híbrido MOS-bipolar, también se utiliza para una amplia variedad de aplicaciones. [143]

LDMOS , un MOSFET de potencia con estructura lateral, se usa comúnmente en amplificadores de audio de alta gama y sistemas de megafonía de alta potencia. Su ventaja es un mejor comportamiento en la región saturada (correspondiente a la región lineal de un transistor bipolar ) que los MOSFET verticales. Los MOSFET verticales están diseñados para aplicaciones de conmutación. [144]

DMOS y VMOS [ editar ]

Más información: LDMOS § Aplicaciones

Los MOSFET de potencia, incluidos los dispositivos DMOS , LDMOS y VMOS , se utilizan comúnmente para una amplia gama de otras aplicaciones, que incluyen las siguientes.

  • Agricultura [145]
  • Amplificadores : amplificador de potencia de pico (PPA) de clase AB , [146] amplificador de clase D , [147] amplificador de potencia de RF , [138] [139] amplificador de vídeo [148]
  • Electrónica analógica [149]
  • Amplificadores de potencia de audio [37] [109] - audio analógico , [37] [109] audio digital [150]
  • Recuperación inversa de diodos [151]
  • Conversión de energía eléctrica [142] - Convertidores CA-CC , [152] convertidores CC a CC , [153] convertidores reductores , [154] [151] convertidores de tensión , [155] convertidores síncronos [151]
    • Rectificación síncrona (SR) [156] [151] - operaciones integradas Schottky y pseudo-Schottky, convertidores SR flyback , convertidores SR directo [151]
    • Inversores [157] - Inversores de potencia CC / CA [158]
  • Procesamiento de señales electrónicas [76] - tren de pulsos , ondas cuadradas , [37] modulación de ancho de pulso (PWM) [133]
  • Tecnología industrial [157] - instrumentación , aplicaciones de equipos de prueba electrónicos , [159] herramientas eléctricas , carretillas elevadoras , vehículos de minería , [151] medición , supervisión, bombas , controladores de relés [145]
    • Impresión 3D [160] [161]
    • Distribución de energía eléctrica - en estado sólido interruptor de alimentación (SSPS) y disyuntores [162]
    • Electrónica de alto voltaje [155] - MOSFET de alto voltaje (HV MOSFET), [150] sistemas electrónicos de alto voltaje, [155] circuitos analógicos de alto voltaje [148]
    • Electrónica de bajo voltaje [163] - accionamientos de motor de bajo voltaje, [151] controladores de motor de bajo voltaje [164]
  • Electrónica médica [165] - productos sanitarios [155]
  • Módulo de varios chips (MCM) [166]
  • Electrónica de potencia : conmutación , [151] controladores de compuerta , [157] conmutación de carga , [166] corrección del factor de potencia (PFC), [157] gestión de energía , [167] relé de estado sólido (SSR) [168]
    • Circuitos de excitación - motores paso a paso [148]
    • Motores eléctricos : accionamientos de motor, [151] [152] motor paso a paso, motor de CC , [37] motor de CA , motor de CA / CC [145]
    • Control de potencia : modulación por ancho de pulso (PWM), [169] [151] potencia controlada en dispositivos cotidianos [150]
    • Circuitos integrados de potencia ( IC de potencia ) [170] [151] - bipolar – CMOS –DMOS (BCD), [165] [151] [109] IC de potencia inteligente, [150] controlador de motor , producto estándar de aplicación específica (ASSP ) [130]
    • Protección de sistemas eléctricos - la descarga electrostática (ESD), sobretensión protección, la protección del cortocircuito , protección de la temperatura [133]
    • Operaciones del cuadrante III : efecto Schottky [151]
  • Fuentes de alimentación : unidad de fuente de alimentación (PSU), [155] [151] protección contra cortocircuitos (SCP) [151]
    • Fuente de alimentación en modo conmutado (SMPS) [136] [148] [37] - rectificador síncrono , rectificador Vienna [157]
    • Sistema de alimentación ininterrumpida (SAI): rectificación activa , rectificador en puente [157]
  • Diseños de placa de circuito impreso (PCB) [151]
  • Energía solar [157]
    • Energía solar [132] - células solares , [171] paneles solares , [143] aplicaciones de baterías recargables [132]
    • Inversores solares - microinversor solar [157]
  • Reguladores de voltaje [166] [145] - módulo regulador de voltaje (VRM) [166]

RF DMOS [ editar ]

Más información: RF CMOS § Aplicaciones

RF DMOS, también conocido como RF power MOSFET, es un tipo de transistor de potencia DMOS diseñado para aplicaciones de radiofrecuencia (RF). Se utiliza en varias aplicaciones de radio y RF, que incluyen las siguientes. [171] [172]

  • Descongelar [171]
  • Excitación [172]
  • Radiodifusión de FM [171]
  • Tecnología de alta frecuencia (HF) - Transceptor de HF , [171] [173] muy alta frecuencia (VHF), [172] ultra alta frecuencia (UHF) [174]
  • Aplicaciones de la banda industrial, científica y médica ( banda ISM) [173] - Tecnología de cavidad de RF [130]
    • Plasma tecnología - deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD), plasma de bombardeo iónico , [173] plasma RF generador de señales [171]
  • Aplicaciones de gran señal [174]
  • Controladores de láser [171] [175] - Controlador de láser de dióxido de carbono ( láser de CO 2 ) [173]
  • Tecnología médica [130] [145] - productos sanitarios [130]
    • Imágenes médicas [130] - Imágenes por resonancia magnética (IRM) [171] [130]
  • Aplicaciones de impulsos [176]
  • Calefacción por RF [171]

Electrónica de consumo [ editar ]

Los MOSFET son fundamentales para la industria de la electrónica de consumo . [159] Según Colinge, numerosos productos electrónicos de consumo no existirían sin el MOSFET, como los relojes de pulsera digitales , las calculadoras de bolsillo y los videojuegos , por ejemplo. [3]

Los MOSFET se utilizan comúnmente para una amplia gama de productos electrónicos de consumo, que incluyen los siguientes dispositivos enumerados. Las computadoras o dispositivos de telecomunicaciones (como teléfonos ) no se incluyen aquí, pero se enumeran por separado en la sección Tecnología de la información y las comunicaciones (TIC) a continuación.

Calculadora de bolsillo Casio con pantalla de cristal líquido (LCD). Los MOSFET son la base de las calculadoras de bolsillo y las pantallas LCD.
  • Calculadoras [177] [178] - calculadora de mano , [54] calculadora de bolsillo [3] [90] [179]
  • Almacenamiento en disco [108]
    • Caché de búfer de disco: unidades de disco , unidades de discos ópticos ( unidades de DVD y CD-ROM ), reproductores de discos ópticos (reproductores de CD y DVD ) [108]
    • Discos duros : control de velocidad del eje, [109] caché de búfer de disco [108]
  • Relojes eléctricos - relojes digitales [178]
    • Relojes [97] - reloj de pulsera electrónico , [180] [179] reloj de cuarzo [181] reloj digital , [54] [40] [182] reloj de pulsera digital , [3]
  • Máquina de votación electrónica [183]
  • Entretenimiento [54]
    • Airsoft - pistola de airsoft [184]
    • Juguetes: juguetes electrónicos [185]
  • Aparatos [4] [178] - lector de contadores eléctricos , llave electrónica , cerradura electrónica [178]
  • Controladores de puerta : aire acondicionado , ventilador , máquina de coser [157]
  • Calefacción: calefacción eléctrica , [186] sistema de control de calefacción , [187] calefacción por RF [175] [188]
  • Electrodomésticos [177]
  • Aparatos de cocina - cocina , procesador de alimentos , tostadora , [187] licuadora [178]
    • Aparatos de energía de radiofrecuencia: aparatos para cocinar , [189] descongelación , [175] [188] [189] congelador , horno, frigorífico , [189] cocción por microondas [190]
  • Iluminación [191] - interruptor de luz regulable , [109] lámpara fluorescente , balasto eléctrico , [148] regulador de luz [109]
    • Iluminación inteligente : interruptor de luz inalámbrico [190]
  • Tecnología de diodos emisores de luz (LED): circuitos controladores LED regulables (por ejemplo, para lámparas LED y linternas LED ) [192] [109]
  • Tecnología de tarjetas de pago: tarjeta de crédito, [187] tarjeta inteligente [108]
    • Lectores de tarjetas: lector de tarjetas de crédito con relieve, [193] [194] lector de tarjetas de banda magnética [193]
  • Electrónica portátil [195]
  • Tecnología de energía de RF [196] [188] [191] - Aparatos inteligentes [188]
  • Dispositivos inteligentes [197] - reloj inteligente [197]

Calculadoras de bolsillo [ editar ]

Uno de los primeros productos electrónicos de consumo influyentes habilitados por los circuitos MOS LSI fue la calculadora electrónica de bolsillo , [90] ya que la tecnología MOS LSI permitió grandes cantidades de capacidad computacional en paquetes pequeños. [198] En 1965, la calculadora de escritorio Victor 3900 fue la primera calculadora MOS LSI , con 29 chips MOS LSI. [199] En 1967, Texas Instruments Cal-Tech fue el primer prototipo de calculadora electrónica de mano , con tres chips MOS LSI, y luego fue lanzado como Canon Pocketronic en 1970. [200] ElLa calculadora de sobremesa Sharp QT-8D fue la primera calculadora LSI MOS producida en serie en 1969, [199] y la Sharp EL-8, que utilizaba cuatro chips MOS LSI, fue la primera calculadora de mano electrónica comercial en 1970. [200] La primera calculadora electrónica verdadera La calculadora de bolsillo era la Busicom LE-120A HANDY LE, que utilizaba una sola calculadora MOS LSI en un chip de Mostek , y fue lanzada en 1971. [200] En 1972, los circuitos MOS LSI se comercializaron para muchas otras aplicaciones. [177]

Medios audiovisuales (AV) [ editar ]

Sony home cinema de configuración, con full HD televisión LCD , televisión digital set-top box , reproductor de DVD , PlayStation 3 consola de juegos de vídeo y altavoces . Los MOSFET se utilizan en todos estos dispositivos electrónicos de consumo .

Los MOSFET se utilizan comúnmente para una amplia gama de tecnologías de medios audiovisuales (AV), que incluyen la siguiente lista de aplicaciones. [187]

  • Tecnología de audio : altavoz , sistema de anuncios públicos (PA), [201] de alta fidelidad (hi-fi), [201] [187] micrófono [130]
    • Audio digital [150] - codificación de audio , [88] [179] chip de sonido , códec de audio , modulación de código de impulsos (PCM), algoritmo de ley μ , filtro de audio , filtro anti-aliasing , filtro de paso bajo , [88] modulación por densidad de pulso (PDM) [130]
    • Instrumentos musicales electrónicos [177] - órgano electrónico [178]
    • Procesamiento de voz - codificación de voz , [88] [179] discurso digitalización , síntesis de voz / simulación , [195] de reconocimiento de voz , la voz de almacenamiento de datos [202]
  • Cámaras [179] - cámara de vídeo [121] videocámara , [108] de vídeo de color de la cámara [78]
    • Cámaras digitales [60] : cámara de acción , cámara web , [121] cámara de vídeo HD [121]
  • Medios digitales [203]
    • El cine digital - cinematografía digital y cámara de cine digital, [204]
    • Imagen digital [120] - imagen digital y fotografía digital [60] [121]
    • El vídeo digital - procesamiento de vídeo digital , [205] de vídeo HD [121]
  • Tecnología de visualización : pantallas visuales electrónicas , [206] [207] pantallas planas [208]
    • Controladores de pantalla : pantalla EL , pantalla de plasma , pantalla fluorescente de vacío y controladores LED [209]
    • Pantallas de diodos emisores de luz (LED) [210] [182] - OLED [211]
    • Pantalla de cristal líquido (LCD) [182] - LCD de matriz activa (AM LCD), [211] [212] de película delgada transistor LCD ( LCD TFT ), televisión LCD (TV LCD), [66] [212] en -panel de conmutación de plano (IPS), [213] pantalla de cristal líquido ferroeléctrico (FLCD), cristal líquido sobre silicio (LCoS) [214]
    • Televisión (TV) [10] - Receptor de TV , [207] Circuitos receptores de TV, [159] Tecnología de televisión de pantalla grande , [212] Transmisión terrestre , [215] Sintonizador de TV , [216] Generador de señales de vídeo de TV en color , [ 217] control remoto , [218] [216] televisión en color , [218] televisión digital , [219] televisión portátil , [179] decodificador [108] [195]
    • Pantallas táctiles [220] - detección capacitiva , [220] [130] multitáctil , procesador táctil DSP , [220] controlador táctil ASIC [221]
  • Los juegos electrónicos - juego de arcade , de mano de juegos electrónicos [185]
    • Videojuegos [3] [222] [179] - consola de juegos , [4] [81] [223] controlador de juegos , [224] cartucho ROM , [108] [223] video de movimiento completo , [179] juego en línea , [ 225] audio del juego de vídeo , vídeo gráficos del juego [223]
  • Dispositivos de entretenimiento [54]
  • Electrónica flexible [208] [212] - lector electrónico (e-reader) [212]
    • Pantallas flexibles : tecnología de pantalla flexible , [208] papel electrónico ( papel electrónico) [208] [212]
  • Entretenimiento doméstico [159] - vídeo doméstico [187]
  • El procesamiento de imágenes - procesador de imagen [78]
  • Multimedia [226]
  • Reproductores de discos ópticos - Reproductor de CD , [108] Reproductor de DVD [108] [195]
  • Reproductores multimedia portátiles : Walkman , reproductor de CD portátil , reproductor de vídeo portátil , [179] reproductor de MP3 [108]
  • Video: edición de video [223]
  • Decodificador de vídeo astillas - para vídeo y teletexto decodificación [77]

Aplicaciones Power MOSFET [ editar ]

Los MOSFET de potencia se utilizan comúnmente para una amplia gama de productos electrónicos de consumo . [152] [157] Los MOSFET de potencia se utilizan ampliamente en las siguientes aplicaciones de consumo.

Cargador de batería de teléfono móvil , un tipo de adaptador de CA de fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS) . Los MOSFET de potencia se utilizan ampliamente en la mayoría de las fuentes de alimentación SMPS [37] y adaptadores de CA para dispositivos móviles . [227]
  • Adaptadores [155] - Adaptador de CA , [227] adaptadores de tensión de alimentación automática [148]
  • Aire acondicionado (AC) [145]
  • Tecnología de audio : altavoces , [201] controladores de altavoces , [151] equipos de alta fidelidad (hi-fi), sistemas de megafonía , [201] instrumentos musicales electrónicos , [177] fuentes de alimentación [157]
  • Cámaras: cámara réflex de objetivo único (SLR), enfoque automático , rebobinado, [228] cámara digital [219]
  • Tecnología de visualización
    • Pantalla de panel plano (FPD) [150] [171] - controladores de pantalla para pantalla de cristal líquido (LCD) [229] y pantalla de plasma [148]
    • Televisión (TV) - Circuitos de televisión, [159] Difusión de televisión , [230] Televisión digital (DTV), [219] Fuentes de alimentación [157]
  • Tecnología de baterías eléctricas [179] [55] - cargadores de baterías , [148] [155] [150] baterías recargables , [132] protección de batería inversa [133]
    • Aplicaciones que funcionan con batería [157] [55] : dispositivos móviles con batería de larga duración [55]
    • Tecnología de baterías de iones de litio (LIB) [151] - sistema de gestión de baterías (BMS), [231] protección de baterías, [151] [232] interruptores de desconexión [151]
  • Ventilador eléctrico [145]
  • Maquinillas de afeitar eléctricas [148]
  • Calefacción: calefacción eléctrica , [145] calefacción por RF [175] [188] [186]
  • Electrodomésticos : electrodomésticos grandes , [157] electrodomésticos inteligentes [188]
    • Aparatos de energía de RF: aparatos de cocina , aparatos de cocina , [189] descongelación , [175] [188] [189] congelador , frigorífico , horno, [189] cocción con microondas [190]
  • Equipo de entretenimiento doméstico [159]
  • Internet [233] [166] - infraestructura crítica de Internet , [166] infraestructura de comunicaciones , [170] servidores informáticos , [157] World Wide Web (WWW), [55] Internet de las cosas (IoT) [132]
  • Iluminación [148] [109] [145] - interruptor de luz regulable , [109] iluminación LED , [157] bombillas [145]
    • Iluminación inteligente : interruptor de luz inalámbrico [190]
  • Tecnología de diodos emisores de luz (LED) [192] [145] - Circuitos controladores LED , lámparas LED , linternas LED , [192] bombilla LED , [145] reguladores LED [109]

Tecnología de la información y las comunicaciones (TIC) [ editar ]

Los MOSFET son fundamentales para la tecnología de la información y las comunicaciones (TIC), [49] [62] incluidas las computadoras modernas , [233] [3] [76] la informática moderna , [234] las telecomunicaciones, la infraestructura de comunicaciones , [233] [170] la Internet, [233] [55] [235] telefonía digital , [88] telecomunicaciones inalámbricas , [138] [139] y redes móviles . [139] Según Colinge, la industria informática modernay los sistemas de telecomunicaciones digitales no existirían sin el MOSFET. [3] Los avances en la tecnología MOS han sido el factor que más ha contribuido al rápido aumento del ancho de banda de las redes de telecomunicaciones , duplicando el ancho de banda cada 18 meses, de bits por segundo a terabits por segundo ( ley de Edholm ). [236]

Computadoras [ editar ]

Computadora personal (PC) con monitor, teclado y mouse. Los MOSFET son la base de los PC, [55] y también se utilizan ampliamente en periféricos como monitores, teclados, impresoras, altavoces y dispositivos de ratón óptico .

Los MOSFET se utilizan comúnmente en una amplia gama de computadoras y aplicaciones informáticas , que incluyen las siguientes.

  • Máquinas comerciales [177]
  • Industria informática [3] [222] - Mercado de ordenadores personales [55]
  • Gráficos por ordenador [237] - tarjeta gráfica [238] [112]
    • Memoria de video [108] - generador de caracteres , [108] framebuffer , [239] [240] RAM de video (VRAM), [241] [116] RAM de gráficos síncronos (SGRAM), GDDR SDRAM [116]
  • Hardware de ordenador - procesador de ordenador , [55] la memoria del ordenador , el almacenamiento de datos de ordenador , [28] fuente de poder , [159] de control de instrumentos , [113] placa base , módulo regulador de voltaje (VRM), overclocking [238]
    • Controladores : controlador de pantalla , controlador periférico, control de unidad de cinta , [242] controlador ATA , [108] controlador de teclado [81] [242]
    • Periféricos [177] [113] - monitor de visualización , [198] teclado de computadora , [81] [242] ratón óptico [126] [127] [122]
    • Impresoras de ordenador [108] - impresora láser [108]
  • Computadoras digitales [178] - terminales de computadora , [198] [113] [178] computación en la nube , [132] [195] computadoras centrales , computadoras multimedia , supercomputadoras , [108] computadoras servidor , [108] [166] estaciones de trabajo [108] [223]
    • Computadora personal (PC) [54] [4] [166] - computadora de escritorio , [238] computadora portátil [170] [179]
  • Informática [78]
    • Inteligencia artificial (IA): red neuronal , red neuronal artificial (ANN), unidad de procesamiento neuronal , [78] [243] redes neuronales de retroalimentación y retroalimentación , algoritmo de resolución de laberintos [78]
  • Visión por computadora [78] - reconocimiento óptico de caracteres (OCR), [194] realidad aumentada (AR), [244] visión estéreo por computadora , realidad virtual (VR) [245]
  • Centros de datos [132]
  • Tecnología de la información (TI) [132]
  • Dispositivos móviles [139] : ordenadores móviles , [219] PC de mano , [246] asistente digital personal (PDA) [246] [179]
    • Dispositivos inteligentes [197] - ordenador portátil, [247] tableta [225]
  • Computación en paralelo : paralelismo detallado [78]
  • Procesadores de texto [108]

Telecomunicaciones [ editar ]

Más información: RF CMOS § Aplicaciones
Teléfono inteligente iPhone de Apple (2007). Los MOSFET son la base de los teléfonos inteligentes, cada uno de los cuales suele contener miles de millones de MOSFET. [49]

Los MOSFET se utilizan comúnmente en una amplia gama de telecomunicaciones, que incluyen las siguientes aplicaciones.

  • Sistemas de comunicación [108] [187] - banda ancha, [248] [249] [250] transmisión de datos , [177] [202] telecomunicaciones digitales , [3] [54] portadoras de bucle digital , [202] comunicaciones de fibra óptica , [248] conmutación de paquetes , [251] [249] [250] circuitos de telecomunicaciones [28]
  • Dispositivos móviles [139] - comunicación móvil , [252] buscapersonas [247]
    • Redes celulares [219] - tráfico celular de voz y datos , [188] redes digitales , [179] GSM , [134] 2G , 3G , [138] 4G , [139] 5G [139] [155]
    • Teléfonos móviles [108] [187]
    • Teléfonos inteligentes [49] [4] [195] - procesador de aplicaciones , memoria flash , módem celular , transceptor de RF , sensor de imagen CMOS , IC de administración de energía , controlador de pantalla , comunicación inalámbrica , chip de sonido , giroscopio , controlador de pantalla táctil [253]
  • Comunicación Quantum - teletransporte cuántico , procesamiento de información cuántica [254]
  • Equipo de telecomunicaciones [177] [113] [207] - fax , [226] módem , [108] [114] [255] conmutador de punto de cruce , máquina clasificadora de correo , multímetro , multiplexor , receptor de señal de pulsador , [207] fibra óptica circuitos, [248] dispositivo de comunicaciones personales [183]
  • Redes de telecomunicaciones [236]
    • Internet [233] [55] - Infraestructura de Internet , [166] la Web , [55] Internet de banda ancha , [256] [235] Internet de las cosas , [132] [112] comunicación en línea , [195] servicio en línea , motor de búsqueda , [225] redes sociales, [121] infraestructura de comunicaciones sociales [233]
    • Redes telefónicas - red telefónica pública conmutada (PSTN), sistema de conmutación electrónica , [202] central telefónica , [257] [202] centralita privada , sistema de llave de teléfono , teléfono extensor de bucle , [202] de conmutación digital de la red, [88] Integrado Red digital de servicios (RDSI) [202]
  • Telefonía : conmutación telefónica , [258] telefonía digital , [88] correo de voz , contestador automático digital sin cinta , multiplexor de ganancia de par [202]
    • Teléfonos [259] [187] - teléfono con botones , teléfono digital , marcación rápida , [259] [260] [113] teléfono de marcación por tonos , [261] teléfono público , [207] teléfono inalámbrico , [108] teléfono celular, [170] teléfono digital , teléfono digital , [202] teléfono con cámara , [121] videoteléfono [226]
  • Teleimpresoras [207]
  • Wireless Technology - redes inalámbricas , [139] [262] de comunicación inalámbrica , [87] estaciones base , routers , transceptores , [139] de banda base procesadores , [263] [264] de los usuarios finales terminales, [265] ALOHAnet , [266] Bluetooth , Wi-Fi , comunicación por satélite , GPS , receptor de GPS , comunicación de campo cercano , [215] DECT , [267] WLAN[268]
    • Tecnología de Radio - de radiofrecuencia (RF), la ingeniería de RF , amplificador de potencia RF , [139] de comunicación por radio-frecuencia , la red de radio, [88] de radio FM , [10] de radio móvil , [207] transceptor de radio , RF CMOS , [87] Interruptor de RF , [252] onda milimétrica , [248] radio digital , radio por paquetes , [266] radio definida por software (SDR), [269] radio para automóvil , identificación por radiofrecuencia, [108] modelo radiocontrolado [247]
  • Radar [215]

Aplicaciones Power MOSFET [ editar ]

Más información: LDMOS § Aplicaciones
  • Ordenadores [166]
    • Hardware informático: placa base , tarjeta de vídeo , overclocking , [238] bus de ordenador [270]
    • Alimentación de la computadora [157] - unidad de fuente de alimentación (PSU), [159] fuente de alimentación de la unidad central de procesamiento (CPU) [166]
    • Informática [152] [157] - informática móvil , [166]
    • Dispositivos móviles [152] : ordenadores de mano , ordenadores móviles , [219] ordenadores portátiles , [170] [157] tabletas [157]
    • Periféricos [150] - impresoras [150]
  • Almacenamiento de datos [195]
    • Embedded memoria no volátil (NVM) - ROM programable y borrable eléctricamente (EEPROM), memoria flash [109]
    • Tecnología de unidad de disco duro (HDD) [150] - unidad de motor, [151] control de velocidad del husillo [109]
  • Internet [233] [166] - infraestructura crítica de Internet , [166] infraestructura de comunicaciones , [170] servidores informáticos , [157] World Wide Web (WWW), [55] Internet de las cosas (IoT) [132]
  • Dispositivos móviles [55] - comunicaciones móviles , [230] informática móvil , [166] aplicaciones portátiles , [151] teléfonos inteligentes [157]
    • Redes móviles [219] - Sistema mundial de comunicaciones móviles (GSM), [134] 2G , 3G , [138] 4G , [139] 5G [155]
    • Teléfonos móviles [170] - cargador de teléfono [157]
  • Radio [138] [139] [271] - radio analógica, radio digital , radio móvil , radio móvil digital (DMR) [272]
    • Radio-frecuencia (RF) tecnología - circuitos de RF , [138] [139] radar [230] [271]
    • Tecnología de energía de RF [196] [188] [191]
  • Telecomunicaciones [236] [230] [157] - redes de telecomunicaciones , [236] transmisión de datos , [54] circuitos de telecomunicaciones , [28] comunicaciones militares , [273] amplificador de potencia de RF [139] [155]
    • Redes celulares [219] - tráfico celular de voz y datos , [188] transceptores , módulos de estaciones base , encaminadores [139] [155]
    • Equipo de telecomunicaciones [177]
  • Wireless Technology - redes inalámbricas , [138] [139] [262] estaciones base , routers , transceptores , [139] [155] de comunicación por satélite , [230] de banda ancha [230] [273]

Transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) [ editar ]

Ver también: Transistor bipolar de puerta aislada

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es un transistor de potencia con características tanto de MOSFET como de transistor de unión bipolar (BJT). [274] A partir de 2010 , el IGBT es el segundo transistor de potencia más utilizado , después del MOSFET de potencia. El IGBT representa el 27% del mercado de transistores de potencia, solo superado por el MOSFET de potencia (53%) y por delante del amplificador de RF (11%) y el transistor de unión bipolar (9%). [275] El IGBT se utiliza ampliamente en electrónica de consumo , tecnología industrial , sector energético , aeroespacial dispositivos electrónicos y transporte.

El IGBT se usa ampliamente en las siguientes aplicaciones.

  • Electrónica de consumo [276] - cargador de batería , impresora multifunción (MFP), [157] corrección del factor de potencia (PFC) [277]
    • Electrodomésticos [143] - control de electrodomésticos , [278] compresor [157]
    • Grandes electrodomésticos : hornos microondas , [277] cocción por inducción , [157] cocina de inducción , lavavajillas , bombas de calor , [277] aire acondicionado , refrigeradores , lavadoras [278]
    • Pequeños electrodomésticos : aspiradoras , placas de cocción de inducción , ollas arroceras , [277] procesadores de alimentos [277] ( licuadoras , exprimidores , [277] batidoras ) [278]
  • Tecnología de defensa - navales cambiadores de frecuencia , derivación filtros activos de potencia , barcos eléctricos , barcos de guerra , portaaviones , submarinos nucleares , submarinos diesel-eléctricos , vehículos militares , aviones militares , de defensa antimisiles , potencia pulsada [277]
  • Tecnología de visualización
    • Pantalla de panel plano (FPD) - pantalla de plasma [276]
    • Televisión (TV) - tubo de rayos catódicos (CRT) televisores , TV plasma conjuntos, regulador de voltaje circuitos [277]
  • Bomba de calor [157]
  • Corriente continua de alto voltaje (HVDC): telecomunicaciones, centros de datos [157]
  • Tecnología industrial [276] - variador de velocidad (ASD), [276] modulación por ancho de pulso (PWM), [277] automatización industrial , robótica , [278] calefacción eléctrica , fresadoras , taladradoras , industria del metal , fábricas de papel , precipitador electrostático (ESP), fábricas textiles , minería, excavaciones de excavación [277]
    • Alternativas de energía sistemas - energía renovable tecnología [276]
    • Centrales eléctricas de carbón : reducen las emisiones anuales de dióxido de carbono en más de 1  billón de libras [278]
    • Motor eléctrico unidades [277] - chopper de frenado [157]
    • Sistemas de transmisión de energía eléctrica [276]
    • Almacenamiento de energía [276]
    • Energía solar - panel solar , [143] inversor solar , bomba de calor mediante energía solar (SAHP) [157]
    • Soldadura [277] [157] - Fuente de alimentación de soldadura [157]
  • Inversores : inversor trifásico , inversor solar [157]
  • Iluminación [276] - Lámparas incandescentes , diodos emisores de luz (LED), luz estroboscópica , linternas , lámparas de arco corto de xenón , estroboscopios , atenuadores , recocido térmico rápido [277]
    • Iluminación fluorescente [143] : lámparas fluorescentes compactas , que reducen el consumo de energía anual en unos 30 gigavatios [278] 
  • Equipo médico [143] - fuentes de alimentación ininterrumpida , [278] escáneres de tomografía computarizada (TC), desfibriladores , [278] [277] desfibrilador externo automático (DEA), aparatos de rayos X , resonancia magnética (IRM), ecografía médica ( ultrasonido ), sincrotrón , láseres médicos [277]
  • Tecnología de microondas [157]
  • Control de motor [157]
  • Fuentes de alimentación : fuente de alimentación en modo conmutado (SMPS), fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) [278] [157]
  • Cambiar [157]
  • Unidad de frecuencia variable (VFD): reduce el consumo de energía anual en aproximadamente 70  gigavatios [278]

Física cuántica [ editar ]

Gas de electrones 2D y efecto Hall cuántico [ editar ]

Artículos principales: Gas de electrones bidimensionales y efecto Hall cuántico.
Un gas de electrones bidimensional (2DEG) está presente cuando un MOSFET está en modo de inversión y se encuentra directamente debajo del óxido de la puerta .

En física cuántica y mecánica cuántica , el MOSFET es la base para el gas de electrones bidimensionales (2DEG) [59] y el efecto Hall cuántico . [59] [279] El MOSFET permite a los físicos estudiar el comportamiento de los electrones en un gas bidimensional, llamado gas electrónico bidimensional. En un MOSFET, los electrones de conducción viajan en una capa superficial delgada, y un voltaje de "puerta" controla el número de portadores de carga en esta capa. Esto permite a los investigadores explorar los efectos cuánticos operando MOSFET de alta pureza a temperaturas de helio líquido . [59]

En 1978, los investigadores de la Universidad de Gakushuin, Jun-ichi Wakabayashi y Shinji Kawaji, observaron el efecto Hall en experimentos llevados a cabo en la capa de inversión de los MOSFET. [280] En 1980, Klaus von Klitzing , trabajando en el laboratorio de alto campo magnético en Grenoble con muestras de MOSFET basadas en silicio desarrolladas por Michael Pepper y Gerhard Dorda, hizo el descubrimiento inesperado del efecto Hall cuántico. [59] [279]

Tecnología cuántica [ editar ]

Más información: QFET

El MOSFET se utiliza en tecnología cuántica . [281] Un transistor de efecto de campo cuántico (QFET) o un transistor de efecto de campo de pozo cuántico (QWFET) es un tipo de MOSFET [282] [283] [284] que aprovecha la tunelización cuántica para aumentar en gran medida la velocidad de operación del transistor . [285]

Transporte [ editar ]

Los MOSFET se utilizan ampliamente en el transporte. [158] [133] [145] Por ejemplo, se utilizan comúnmente para la electrónica del automóvil en la industria del automóvil . [121] [109] La tecnología MOS se usa comúnmente para una amplia gama de vehículos y transporte, que incluyen las siguientes aplicaciones.

  • Aeronaves [195] [178] - ordenador de a bordo, [178] sistema de control de vuelo de aeronaves , [108] aeronaves eléctricas [277]
  • Vehículos de construcción : carretillas elevadoras , vehículos de minería [151]
  • Vehículo eléctrico (EV) [142]
  • Vehículos de gasolina [277]
  • Vehículo eléctrico híbrido (HEV) [277]
  • Controladores de puerta - puertas automáticas , portón eléctrico , ascensores , escaleras mecánicas , vehículos agrícolas , vehículos comerciales , autobuses eléctricos (e-bus) [157]
  • Propulsión marina [277]
  • Transporte ferroviario: locomotora de ferrocarril , [276] trenes bala , [143] [278] tranvía eléctrico , tren subterráneo , tren de aeropuerto , locomotora eléctrica , locomotora diésel-eléctrica , ferrocarril de alta velocidad (HSR) [277]
  • Monitoreo de tráfico sensores - la velocidad del coche , atascos de tráfico , accidentes de tráfico [132]
  • Industria espacial : naves espaciales , satélites , [286] investigación espacial , [287] exploración espacial , Plataforma de Monitoreo Interplanetario (IMP), [9] Programa Apolo , Alunizajes , [286] Monitoreo espacial ( Luna , Sol , estrellas , meteoritos , astronómico fenómenos) [132]

Industria automotriz [ editar ]

Más información: Electrónica automotriz
Tesla Model S coche eléctrico . [288] [289] Los MOSFET son la base de los vehículos eléctricos de carretera modernos . [142]

Los MOSFET se utilizan ampliamente en la industria del automóvil , [121] [109] en particular para la electrónica del automóvil [141] en vehículos de motor . Las aplicaciones automotrices incluyen las siguientes.

  • Control de crucero adaptativo (ACC) [178]
  • Airbag [108] [151]
  • Automóviles [177] [195]
  • Radar para automóviles [215]
  • Sistema de frenos antibloqueo (ABS) [108] - Válvulas ABS [133]
  • De luz de vehículo , barométrica presión de aire (BAP) sensor, módulo de control de la carrocería (BCM), asiento de coche sistema de confort, luz diurna (DRL), inyección de combustible , los vapores de combustible , motor de corriente continua de control, CC sin escobillas (BLDC) de control del motor, arranque sistema de parada [133]
  • Coches [187] [143] - alarma de coche , mantenimiento del coche monitor, [178] coche eléctrico [288]
    • Automóviles inteligentes [155] - Automóviles autónomos [289]
  • Controladores : controlador de carga , [158] controlador de relé [133]
  • Unidad de control electrónico (ECU) [141] - unidad de control del motor , [81] unidad de control de la transmisión (TCU) [178]
  • Prevención de deslizamiento electrónico (ESP) [178]
  • Controlador de motor [109]
  • Calefacción, ventilación y aire acondicionado [178]
  • Camiones [177] [133]

Aplicaciones Power MOSFET [ editar ]

Los MOSFET de potencia se utilizan ampliamente en la tecnología de transporte, [158] [133] [145] que incluye los siguientes vehículos .

  • Vehículo eléctrico (EV) [142] [151] - vehículo eléctrico híbrido (HEV), [151] vehículo de aeropuerto accionado por batería , transporte en Segway , monopatín eléctrico , silla de ruedas motorizada , [151] convertidor CC-CC a bordo [157]
    • Controladores de puerta auxiliares : ventiladores , bombas , HVAC , bomba de calor , calentador PTC [157]
    • Vehículo eléctrico ligero (LEV) [151] [290] - carretilla elevadora eléctrica ( carretilla elevadora eléctrica), carrito de golf eléctrico ( carrito de golf eléctrico ), motocicleta eléctrica ( moto eléctrica ), vehículo utilitario ligero (LUV), eléctrico de baja velocidad vehículo (LSEV), bicicleta eléctrica (e-bike), rickshaw eléctrico (e-rickshaw), vehículo eléctrico de tres ruedas (e-triciclo), [290] scooter eléctrico (e-scooter) [151] [290]
    • A bordo cargador de batería - inalámbrica en la cabina del cargador del teléfono [157]
  • Aeronave
    • Avión: relé eléctrico [155]
  • Industria espacial - la investigación espacial , [287] la supervisión del espacio ( la luna , sol , estrellas , meteoritos , astronómico fenómenos) [132]
    • Naves espaciales : satélites , [286] exploración espacial [9]
  • Aviónica [230] [271]

En la industria del automóvil , [121] [109] [166] MOSFET de potencia se utilizan ampliamente en la electrónica del automóvil , [141] [151] [152] que incluyen lo siguiente.

  • Airbags [151] - Sistema de sujeción suplementario (SRS), sistema de impulsor de squib (con redundancia de seguridad) [151]
  • Seguridad Automotive [291] [165] - suspensión activa sistema de control, eléctrico servofreno , eléctrico de dirección asistida (EPS), a prueba de operacionales EPS, reversible cinturón de seguridad pre-tensor [291]
  • Frenos [151] - sistema de frenos antibloqueo (ABS), [228] control de presión del líquido de frenos , asistencia de frenado de emergencia (EBA), [151] control de estabilidad del vehículo (VSC) [291]
    • Controladores de válvula solenoide - ABS (con funcionamiento repetido en avalancha ) [151]
  • Embrague : transmisión de doble embrague (DCT) [291]
    • Control de embrague [228] - control de embrague eléctrico, control de embrague hidráulico [291]
  • Eléctricos de carga conductores - motores eléctricos , solenoides , bobinas de encendido , relés , calentadores , lámparas de [158]
  • Unidad de control electrónico (ECU) [141] - Unidad de control de la transmisión (TCU) [228]
    • Unidad de control del motor [81] [228] - bomba de aire , carburador , ralentí , distribución del encendido , válvula , convertidor de par [228]
    • Control de motor [109] [152] - espejos, limpiaparabrisas , posicionamiento de asientos de automóvil [109]
  • Las cerraduras electrónicas - poder cerraduras de puertas , la tapa de llenado de combustible de bloqueo, bloqueo de espejo, de bloqueo del volante de dirección [133]
  • Inyección de combustible [151] [291] - inyección directa de gasolina , [291] inyección en el puerto de gasolina , [133] válvulas de inyección de combustible [151]
  • Ajuste del reposacabezas [133]
  • Calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) - Sistema de control de HVAC [292]
    • Calentadores : calentador auxiliar, motor diesel , calentador eléctrico , precalentador [292]
  • Vehículos de motor [158] - automóviles , [177] automóviles, [143] camiones, [177] automóviles inteligentes [155]
    • Vehículo eléctrico (EV) y vehículo eléctrico híbrido (HEV): inversor auxiliar , inversor de motor de tracción , cargador de batería , alto voltaje (HV), bajo voltaje (LV), [291] carga de EV [291] [157]
  • Aplicaciones del sistema de propulsión [133] [291] - alternador , ventiladores , microhíbrido [291]
    • Bombas : bomba de agua eléctrica , bomba de combustible , bombas auxiliares, carga de vehículos eléctricos a bordo [291]
  • Sistema start-stop [291]

Aplicaciones IGBT [ editar ]

Ver también: Transistor bipolar de puerta aislada § Aplicaciones

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es un transistor de potencia con características tanto de MOSFET como de transistor de unión bipolar (BJT). [274] Los IGBT se utilizan ampliamente en las siguientes aplicaciones de transporte. [277]

  • Aeronaves: aeronaves eléctricas , [277] aeronaves basadas en portaaviones , sistema electromagnético de lanzamiento de aeronaves (EALS) [293]
  • Tren motriz en coches eléctricos y coches híbridos : reduce la contaminación urbana [278]
  • Vehículo eléctrico (EV): vehículo eléctrico híbrido (HEV), autobús de tránsito eléctrico , trolebús [277]
  • Sistemas de encendido electrónico [276]
  • EV de carga - convertidor DC-DC , [157] estación de carga EV [277]
  • Vehículos de gasolina [277]
  • Propulsión marina [277]
  • Vehículos de motor [276] - automóviles , [143] tranvías eléctricos [278]
  • Transporte ferroviario: locomotoras de ferrocarril , [276] trenes bala , [143] [278] tranvía eléctrico , metro , tren de aeropuerto , locomotora eléctrica , locomotora diésel-eléctrica , ferrocarril de alta velocidad (HSR) [277]

Industria espacial [ editar ]

La nave espacial Cassini-Huygens a Saturno utilizó dispositivos de interruptores de energía MOSFET para la distribución de energía .

En la industria espacial , los dispositivos MOSFET fueron adoptados por la NASA para la investigación espacial en 1964, para su programa Interplanetary Monitoring Platform (IMP) [287] y el programa de exploración espacial Explorers . [9] El uso de MOSFET fue un gran paso adelante en el diseño electrónico de naves espaciales y satélites . [286] El IMP D ( Explorer 33 ), lanzado en 1966, fue la primera nave espacial en utilizar el MOSFET. [9] Los datos recopilados por la nave espacial IMP y los satélites se utilizaron para respaldar el programa Apollo., permitiendo el primer aterrizaje tripulado en la Luna con la misión Apolo 11 en 1969. [286]

La Cassini-Huygens a Saturno en 1997 hizo que la distribución de energía de la nave espacial lograra 192 dispositivos de interruptor de energía de estado sólido (SSPS), que también funcionaban como disyuntores en caso de una condición de sobrecarga. Los interruptores se desarrollaron a partir de una combinación de dos dispositivos semiconductores con capacidades de conmutación: el MOSFET y el ASIC ( circuito integrado específico de la aplicación ). Esta combinación dio como resultado interruptores de potencia avanzados que tenían mejores características de rendimiento que los interruptores mecánicos tradicionales. [162]

Otras aplicaciones [ editar ]

Los MOSFET se utilizan comúnmente para una amplia gama de otras aplicaciones, que incluyen las siguientes.

  • Acelerómetro [294]
  • Alternativas de energía sistemas - energía renovable tecnología [276]
    • Energía solar [132] - células solares , [208] aplicaciones de baterías solares [132]
  • Amplificadores [10] - Amplificadores diferenciales , [2] amplificador operacional , [2] [88] amplificador de video [2]
  • Electrónica analógica - de circuito analógico , amplificador analógico, comparadores , [2] integrador , verano , multiplicador , [78] filtro analógico , [3] inversor [55]
  • Ingeniería biomédica [88]
  • Negocios [132] - banca, [187] comercio por Internet [195]
  • Condensadores : condensador MOS , [295] [296] [88] condensador conmutado , filtro de condensador [3] [88]
  • Cajas registradoras [177]
  • Circuitos CMOS - bucle de bloqueo de fase , [297] inversor CMOS [55]
  • Electrónica digital [29] [178] - circuitos digitales [2]
  • Industria electrónica [17] [28] - industria de semiconductores [14] [15]
  • Procesamiento de señales electrónicas [76] [88] - procesamiento de señales digitales , [88] [298] procesador de señales digitales , [298] [299] procesamiento de señales analógicas , transductor , [78] señal mixta , conversión de datos , [88] pulso tren , ondas cuadradas [37]
    • Convertidor de analógico a digital (ADC) [3] [300] [88] - delta-sigma , [269] [88] ADC intercalado en el tiempo [88]
    • Convertidor de digital a analógico (DAC) [77] [300] [88] - Reproductores de CD [77]
  • Interruptor electrónico [35]
  • Tecnología medioambiental [225] - Sensores medioambientales [117]
  • Tecnología industrial : instrumentación , [159] [113] CAD , [301] [302] sistema de control industrial , [113] aplicaciones de equipos de prueba , [159] centrales eléctricas de carbón [278]
    • Automatización [193] - control de movimiento [157]
    • Sistemas de control [76] - sistema de control industrial , [113] sistema de control de máquina automatizado [178]
    • Accionamientos por motor eléctrico - Chopper de frenado [157]
    • Fabricación [195]
    • Controladores de puerta: compresor , inversor de bomba hidráulica , robótica , servomotor [157]
  • Controladores láser [175]
  • Industria médica [121] - imaginología médica (como imágenes dentales ) [121] dispositivos médicos portátiles (como audífonos y control cardíaco implantable ), [179] tecnología médica [191]
  • Microtecnología : microelectrónica , [62] circuitos lógicos , [28] sistemas microelectromecánicos (MEMS) [128]
  • Tecnología militar : almacenamiento de datos , [108] comunicaciones militares , [273] sensores de vigilancia de la defensa [132]
  • Nanotecnología : nanoelectrónica [303] [304]
  • Tecnología óptica : optoelectrónica y comunicación óptica
    • Fotónica - fotónica de silicio
  • Protección de sistemas eléctricos - la descarga electrostática (ESD), sobretensión protección, la protección del cortocircuito , protección de la temperatura [133]
  • Tecnología de impresión: impresión 3D [305] [306]
  • Mejoras en la calidad de vida [132]
  • Resistencias [307] - resistencia variable [308]
  • Robótica [78]
  • Dispositivos semiconductores de silicio [18] [22] - chips de circuitos integrados (CI) de silicio [75]
  • Industria de la vigilancia [121]
  • De rayos X - detector de rayos X , [211] radiografía digital , [309] detector de panel plano [310]
  • Otros usos: drones , robots , lentes telescópicos [311]

Referencias [ editar ]

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    — crosspoints
    — multiplexers
    — modems
    — mobile radios
    — push button signal receivers
    — mail sorting machines
    — multimeters
    — telephone sets
    — coin telephones
    — teleprinters
    — screen displays
    — television receivers.
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