Un MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) è un dispositivo a semiconduttore. Un MOSFET è più comunemente usato nel campo dell’elettronica di potenza. Un semiconduttore è costituito da un materiale fabbricato che non agisce né come isolante né come conduttore. Un isolante è un materiale naturale che non conduce elettricità, come un pezzo di legno secco. Un conduttore è un materiale naturale che conduce o fa passare l’elettricità. I metalli sono gli esempi più comuni di conduttori. Il materiale semiconduttore da cui sono realizzati dispositivi come un MOSFET mostra sia proprietà di isolamento che proprietà di conduzione. Ancora più importante, i semiconduttori sono progettati in modo tale che le proprietà di conduzione o isolamento possano essere controllate.
Il transistor è forse il dispositivo a semiconduttore più conosciuto. I primi transistor utilizzano una tecnologia denominata materiale bipolare. Il silicio puro può essere alterato o “corrotto”, un processo chiamato “doping”. È possibile realizzare materiale di tipo p (positivo) o materiale di tipo n (negativo) a seconda del materiale utilizzato per “drogare” o corrompere il silicio puro. Se combini materiale di tipo p e materiale di tipo n, hai un dispositivo bipolare. Il transistor è un esempio di base di un dispositivo bipolare. Il transistor ha tre terminali, il collettore, l’emettitore e la base. La corrente nel terminale di base viene utilizzata per controllare il flusso di corrente tra l’emettitore e il collettore.
La tecnologia MOSFET è un miglioramento della tecnologia bipolare. Vengono ancora utilizzati materiali di tipo n e p, ma vengono aggiunti isolanti in ossido di metallo per fornire alcuni miglioramenti delle prestazioni. Di solito ci sono ancora solo tre terminali, ma ora hanno i seguenti nomi, la sorgente, lo scarico e il cancello. La parte dell’effetto di campo del nome si riferisce al metodo utilizzato per controllare l’elettrone o il flusso di corrente attraverso il dispositivo. La corrente è proporzionale al campo elettrico sviluppato tra gate e drain.
Un altro miglioramento molto significativo rispetto alla tecnologia bipolare è che un MOSFET ha un coefficiente di temperatura positivo. Ciò significa che all’aumentare della temperatura del dispositivo la sua tendenza a condurre la corrente diminuisce. Questa caratteristica consente al progettista di utilizzarla facilmente in parallelo per aumentare la capacità del sistema. Un dispositivo bipolare ha l’effetto opposto.
Con la tecnologia MOSFET, i dispositivi in parallelo condivideranno naturalmente la corrente tra loro. Se un dispositivo tenta di condurre più della sua quota, si surriscalda e la tendenza a condurre corrente diminuirà causando una diminuzione della corrente attraverso il dispositivo fino a quando tutti i dispositivi non saranno nuovamente condivisi in modo uniforme.
I dispositivi bipolari in parallelo, invece, aumentano di temperatura se un dispositivo inizia a condurre più corrente. Ciò significa che più corrente passerà a questo dispositivo che si tradurrà in un ulteriore aumento della temperatura e un ulteriore aumento della corrente. Questa è una condizione di fuga che distrugge rapidamente il dispositivo. Per questo motivo è molto più difficile collegare dispositivi bipolari in parallelo e il motivo per cui i dispositivi MOSFET sono ora i più diffusi transistor di tipo a semiconduttore di potenza.