Este artigo fez parte originalmente de um livro que escrevemos na década de 80. Com o nome Semicondutores, tipos uso e teste ele também se encontra no volume 23 da série Como Funciona de nossos livros, em que temos o livro completo. Artigos semelhantes estão disponíveis no site, escritos em outras épocas para outras mídias.
MOSFET é a abreviação de Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor, ou transistor de efeito de campo MOS. Na figura 1 temos a estrutura e o símbolo deste tipo de transistor, que tem o mesmo princípio de funcionamento de um FET comum.
A diferença está na existência de uma camada de óxido isolante muito fina entre a comporta e o canal, de modo a dar ao componente uma resistência de entrada extremamente alta. Também podemos ter MOSFETs de canal N e de canal P, conforme a polaridade do semicondutor usado na região do canal ou substrato.
A finíssima camada de óxido entre a comporta e o canal, tornam este componente muito sensível a descargas estáticas. Basta tocar no terminal do componente, estando com o corpo carregado de eletricidade estática para que uma descarga fure a capa de óxido, danificando o componente de modo irreversível. Por este motivo, nunca devemos segurar nos terminais deste tipo de componente diretamente.
Para evitar este tipo de problema existem componentes com a comporta protegida. Neste tipo de componente, conforme mostra a figura 2, dois diodos em oposição são ligados à comporta de modo a desviar qualquer tensão acima de 0,6 V.
Podem ser usados dois diodos em série também, como mostra a mesma figura, de modo a obtermos uma tensão máxima de 1,2 Volts. Um tipo importante de MOSFET é o de comporta dupla, ou seja, temos dois meios isolados de controlar ao mesmo tempo a corrente que flui por um canal, conforme mostra a figura 3.
Neste transistor, dois sinais podem ser usados ao mesmo tempo no mesmo dispositivo, o que o torna ideal para aplicações em mixers, tanto de altas, como de baixas frequências. Para usar o MOSFET o circuito básico é o mesmo do FET comum: conforme mostra a figura 4 ligamos uma bateria principal entre o dreno e a fonte e aplicamos tensões na comporta.
As tensões negativas fazem com que tenhamos correntes menores fluindo pelo componente. Polarizando numa região linear da sua curva característica podemos usar o MOSFET como amplificador de áudio para os dois semiciclos de um sinal. Isso é conseguido com um resistor de fonte e um resistor de comporta. O resistor de fonte mantém seu potencial acima do potencial de comporta e com isso o dispositivo na região linear de sua característica.
Para provar um MOSFET, podemos usar o mesmo circuito que sugerimos para os FETs comuns de junção.
Tipos
Os MOSFETs disponíveis no mercado normalmente são tipos de pequena potência, mas que podem operar em frequências muito altas, da ordem de 500 MHz ou mais. Estes dispositivos estão limitados a operação com algumas dezenas de volts e correntes da ordem de dezenas de miliampères.
Uso
Para usar um MOSFET, temos o circuito típico da figura 5 em que a configuração adotada é a de fonte comum. Nesta configuração, temos um resistor de polarização de comporta (Rg) que normalmente tem valores entre 100K e 4,7M ohms dependendo da aplicação. O resistor de dreno Rd tem de 1K a 100K, ao mesmo tempo em que o de fonte (Rs) tem de 100 ohms a 10K ohms dependendo do uso.
O capacitor de entrada e de saída de sinal tem valor que depende do tipo de sinal. Valores pequenos entre 10 pF e 1 nF são usados para sinais de RF, ao mesmo tempo em que para sinais de áudio, são usados capacitores de 10 nF a 1 µF.
O capacitor em paralelo com Rs é de desacoplamento de sinal, visando melhorar a resposta do componente aos sinais amplificados. Este capacitor deve ser cerâmico e de valores entre 1 e 100 nF para sinais de RF, e de valores altos para sinais de áudio entre 1 µF e 100 µF. Este capacitor também influi no ganho da etapa.
Em função do que vimos podemos dar alguns circuitos práticos com este tipo de semicondutor:
