¿Cuáles son las diferencias entre BJT y MOSFET?

Los transistores BJT y MOSFET son dispositivos electrónicos semiconductores que proporcionan una señal eléctrica de o/p muy cambiante para pequeñas variaciones de señales de i/p. Debido a esta característica, estos transistores se utilizan como interruptor o como amplificador. El primer transistor se lanzó en el año 1950 y puede considerarse uno de los inventos más esenciales del siglo XX. El dispositivo se está desarrollando rápidamente y también se han introducido varios tipos de transistores. El primer tipo de transistor es el BJT (Transistor de unión bipolar) y el MOSFET (Transistor de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico) es otro tipo de transistor introducido posteriormente. Para una mejor comprensión de este concepto, en este artículo se exponen las principales diferencias entre BJT y MOSFET.


¿Qué es un BJT?

Un transistor de unión bipolar es un tipo de dispositivo semiconductor y, antiguamente, estos dispositivos se utilizaban en lugar de los tubos de vacío. El BJT es un dispositivo controlado por corriente, en el que el o/p del terminal base o del terminal emisor es una función de la corriente en el terminal base. Fundamentalmente, el funcionamiento de un transistor BJT viene determinado por la corriente en el terminal base. Este transistor consta de tres terminales: el emisor, la base y el colector. En realidad, un BJT es una pieza de silicio que incluye tres regiones y dos uniones. Las dos regiones se denominan unión P y unión N.

Transistor de unión bipolar

Hay dos tipos de transistores: PNP y NPN. La principal diferencia entre el BJT y el MOSFET son sus portadores de carga. En el transistor PNP, P significa positivo y los portadores de carga mayoritarios son huecos, mientras que en el transistor NPN, N significa negativo y los portadores de carga mayoritarios son electrones. Los principios de funcionamiento de estos transistores son prácticamente iguales y la principal diferencia está en la polarización y en la polaridad de la alimentación de cada tipo. Los BJT son aptos para aplicaciones de baja corriente, como la conmutación.

Símbolo de BJT
Símbolo BJT

Principio de funcionamiento del BJT

El principio de funcionamiento de un BJT consiste en utilizar la tensión entre los dos terminales, como la base y el emisor, para regular el flujo de corriente a través del terminal colector. Por ejemplo, la configuración de un emisor común se muestra en la siguiente figura.

Funcionamiento del transistor de unión bipolar
Funcionamiento del transistor de unión bipolar

El cambio de tensión afecta a la corriente que entra en un terminal de la Base y esta corriente afectará, a su vez, a la corriente o/p llamada. De este modo, se demuestra que la corriente de entrada controla el flujo de la corriente o/p. Por tanto, este transistor es un dispositivo controlado por la corriente. Por favor, sigue el siguiente enlace para saber más sobre; la principal diferencia entre BJT y FET.

Qué es el MOSFET

El MOSFET es un tipo de FET (transistor de efecto de campo), que consta de tres terminales: puerta, fuente y drenaje. En este caso, la corriente de drenaje está controlada por la tensión del terminal de puerta. Por tanto, estos transistores son dispositivos controlados por tensión.

MOSFET
MOSFET

Estos transistores están disponibles en 4 tipos diferentes, como los de canal P o los de canal N, con un modo de mejora o de agotamiento. Los terminales de fuente y de drenaje son de semiconductor de tipo N para los MOSFET de canal N e igualmente para los dispositivos de canal P. El terminal de puerta está hecho de metal y se separa de los terminales de fuente y drenaje mediante un óxido metálico. Este aislamiento hace que el consumo de energía sea bajo y es una ventaja en este transistor. Por lo tanto, este transistor se utiliza cuando los MOSFET de canal p y n se utilizan como bloques de construcción para reducir el consumo de energía como la lógica digital CMOS.

Los MOSFET se clasifican en dos tipos, como el modo de mejora y el modo de agotamiento

Modo de agotamiento: Cuando la tensión en el terminal «G» es baja, el canal muestra su máxima conductancia. Cuando la tensión en el terminal «G» es positiva o negativa, la conductividad del canal disminuye.

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Modo de mejora: Cuando la tensión en el terminal «G» es baja, el dispositivo no conduce. Cuando se aplica más tensión al terminal de la puerta, entonces la conductividad de este dispositivo es buena.

Sigue el siguiente enlace para saber más sobre: ¿Qué es un MOSFET con funcionamiento?

Principio de funcionamiento del MOSFET

El funcionamiento del MOSFET depende del MOS (condensador de óxido metálico), que es la parte esencial del MOSFET. La capa de óxido presenta, entre los dos terminales como fuente y drenaje. Aplicando tensiones de puerta +Ve o -Ve, podemos pasar de tipo p a tipo n. Cuando se aplica una tensión de +Ve al terminal de puerta, entonces los agujeros existentes bajo la capa de óxido con una fuerza de repulsión y los agujeros son empujados hacia abajo a través del sustrato. La región de desviación está ocupada por las cargas -Ve ligadas que están asociadas a los átomos aceptores.

Diagrama de bloques del MOSFET
Diagrama de bloque del MOSFET

Diferencias entre BJT y MOSFET

La diferencia entre el BJT y el MOSFET en forma de tabla se discute a continuación. A continuación se exponen las similitudes entre el BJT y el MOSFET.

Diferencia entre BJT y MOSFET
Diferencia entre BJT y MOSFET

BJT

MOSFET

El BJT es PNP o NPNEl MOSFET es de tipo N o de tipo P
El BJT es un dispositivo controlado por corrienteEl MOSFET es un dispositivo controlado por tensión
El coeficiente de temperatura del BJT es negativoEl coeficiente de temperatura del MOSFET es positivo
La salida de corriente del BJT puede controlarse a través de la corriente de base i/p.La salida de corriente del MOSFET puede controlarse a través de la tensión de puerta i/p.
El BJT no es caroEl MOSFET es caro
En el BJT, la descarga electrostática no es un problema.En el MOSFET, la descarga electrostática es un problema, por lo que puede causar un problema.
Tiene una ganancia de corriente baja y no es estable. Cuando la corriente de colector aumenta, la ganancia puede disminuir. Si la temperatura aumenta, la ganancia también puede aumentar.Tiene una alta ganancia de corriente que es casi estable para corrientes de drenaje cambiantes.
La resistencia de entrada del BJT es baja.La resistencia de entrada del MOSFET es alta.
La corriente de entrada es de miliamperios/microamperiosLa corriente de entrada es de Picoamperios
Cuando el BJT está saturado, la disipación de calor es menor.Cuando el MOSFET está saturado, puede producirse una menor disipación de calor.
La velocidad de conmutación del BJT es más lentaLa velocidad de conmutación del MOSFET es mayor
La respuesta en frecuencia es inferiorLa respuesta en frecuencia es mejor
Una vez saturado, la caída de potencial a través del Vce es de unos 200 mV.Una vez saturado, la caída de potencial entre la fuente y el drenaje es de unos 20 mV.
La corriente de base del BJT comienza a alimentarse con +0,7V de la tensión de entrada. Los transistores pueden funcionar con grandes corrientes de baseLos MOSFET de canal N utilizan de +2v a +4v para encenderlos y la corriente de puerta de éstos es aproximadamente cero.
La impedancia de entrada es bajaLa impedancia de entrada es alta
La frecuencia de conmutación del BJT es bajaLa frecuencia de conmutación del MOSFET es alta
Se utiliza para la aplicación de baja corrienteSe utiliza para la aplicación de alta corriente

Principales diferencias entre BJT y MOSFET

A continuación se exponen las principales diferencias entre los transistores BJT y MOSFET.

  • El BJT es un transistor de unión bipolar, mientras que el MOSFET es un transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico.
  • Un BJT tiene tres terminales: base, emisor y colector, mientras que un MOSFET tiene tres terminales: fuente, drenaje y puerta.
  • Los BJT se utilizan para aplicaciones de baja corriente, mientras que los MOSFET se utilizan para aplicaciones de alta potencia.
  • Hoy en día, en los circuitos analógicos y digitales, los MOSFET se tratan con más frecuencia que los BJTS.
  • El funcionamiento del BJT depende de la corriente en el terminal de base y el funcionamiento del MOSFET depende de la tensión en el electrodo de puerta aislado con óxido.
  • El BJT es un dispositivo controlado por corriente y el MOSFET es un dispositivo controlado por tensión.
    Los MOSFET se utilizan más que los BJT en la mayoría de las aplicaciones
  • La estructura del MOSFET es más compleja que la del BJT
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¿Qué es mejor el amplificador BJT o MOSFET?

Tanto el BJT como el MOSFET tienen características únicas y sus propias ventajas e inconvenientes. Pero no podemos decir cuál es el mejor BJT y MOSFET, ya que la cuestión es extremadamente subjetiva. Pero antes de seleccionar el BJT o el MOSFET, hay que tener en cuenta varios factores como el nivel de potencia, la eficiencia, la tensión de accionamiento, el precio, la velocidad de conmutación, etc

Normalmente, el MOSFET se utiliza en las fuentes de alimentación de forma más eficiente porque el funcionamiento del MOSFET es más rápido debido al uso de óxido metálico, aparte del BJT. En este caso, el BJT depende de la combinación electrón-hueco.
El MOSFET funciona con baja potencia una vez que conmuta a alta frecuencia porque tiene una velocidad de conmutación rápida por lo que conduce a través del efecto de campo controlado por el óxido de la red, pero no a través de la recombinación de un electrón o un agujero como el BJT. En el MOSFET, el circuito de control de la puerta es muy sencillo
Hay numerosas razones que destacan

Menos pérdidas por conducción

Un transistor de unión bipolar incluye una caída de tensión de saturación estable como 0,7 V, mientras que el MOSFET incluye una resistencia de encendido de 0,001 ohmios que conlleva menos pérdidas de potencia.

Alta impedancia de entrada

Un transistor de unión bipolar utiliza una corriente de base baja para hacer funcionar una corriente de colector mayor. Y funcionan como un amplificador de corriente. El MOSFET es un dispositivo controlado por tensión y no incluye casi corriente de puerta. La puerta funciona como un condensador de valor y es una ventaja importante en las aplicaciones de conmutación y alta corriente, porque la ganancia de los BJT de potencia tiene un valor medio-bajo, que necesita altas corrientes de base para producir altas corrientes.

El área ocupada por el MOSFET es menor en comparación con el BJT, como una quinta parte. El funcionamiento del BJT no es tan sencillo como el del MOSFET. Así que el FET se puede diseñar muy fácilmente y se puede utilizar como elementos pasivos en lugar de amplificadores.

¿Por qué el MOSFET es mejor que el BJT?

Hay muchas ventajas de utilizar MOSFET en lugar de BJT, como las siguientes

El MOSFET tiene una gran capacidad de respuesta en comparación con el BJT porque la mayoría de los portadores de carga del MOSFET son la corriente. Así que este dispositivo se activa muy rápidamente en comparación con el BJT. Por tanto, se utiliza principalmente para conmutar la potencia de los SMPS.

El MOSFET no sufre grandes cambios mientras que, en el BJT, la corriente de colector de éste cambiará debido a los cambios de temperatura, la tensión de base del transmisor y la ganancia de corriente. Sin embargo, este gran cambio no se produce en el MOSFET porque es un portador de carga mayoritario.

La impedancia de entrada del MOSFET es muy alta, como el rango de los megaohmios, mientras que la impedancia de entrada del BJT se sitúa en los kiloohmios. Por tanto, la fabricación de MOSFET es extremadamente perfecta para los circuitos basados en amplificadores.

En comparación con los BJT, los MOSFET tienen menos ruido. Aquí el ruido puede definirse como la intrusión aleatoria dentro de una señal. Una vez que se utiliza un transistor para aumentar una señal, el proceso interno del transistor iniciará algunas de estas interferencias casuales. Por lo general, los BJT introducen un ruido enorme en la señal en comparación con los MOSFET. Por ello, los MOSFET son adecuados para procesar la señal, si no son amplificadores de tensión.

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El tamaño del MOSFET es muy pequeño en comparación con los BJT. Así que la disposición de éstos puede hacerse en menos espacio. Por esta razón, los MOSFET se utilizan en los procesadores de los ordenadores y chips. Por tanto, el diseño de los MOSFET es muy sencillo en comparación con los BJT.

Coeficiente de temperatura de BJT y FET

El coeficiente de temperatura del MOSFET es positivo para la resistencia y esto hará que el funcionamiento en paralelo del MOSFET sea muy sencillo. Principalmente, si un MOSFET transmite una corriente amplificada, muy fácilmente se calienta, aumenta su resistencia y hace que este flujo de corriente se traslade a otros dispositivos en paralelo.

El coeficiente de temperatura del BJT es negativo, por lo que las resistencias son imprescindibles en todo el proceso en paralelo del transistor de unión bipolar.

La ruptura secundaria del MOSFET no se produce, ya que el coeficiente de temperatura de éste es positivo. Sin embargo, los transistores de unión bipolar tienen un coeficiente de temperatura negativo, por lo que se produce una avería secundaria.

Ventajas del BJT sobre el MOSFET

El ventajas del BJT sobre el MOSFET son las siguientes

  • Los BJT funcionan mejor en condiciones de alta carga y con frecuencias más altas que los MOSFETS
  • Los BJT tienen una mayor fidelidad y una mejor ganancia en las zonas lineales evaluadas con los MOSFET.
  • En comparación con los MOSFET, los BJT son muy rápidos debido a la baja capacitancia del pin de control. Pero el MOSFET es más tolerante al calor y puede simular una buena resistencia.
  • Los BJT son una muy buena opción para aplicaciones de tensión y baja potencia

El desventajas del BJT incluyen las siguientes.

  • Afecta por radiación
  • Genera más ruido
  • Tiene menos estabilidad térmica
  • El control de la base del BJT es muy complejo
  • La frecuencia de conmutación es baja y el control es muy complejo
  • El tiempo de conmutación del BJT es bajo en comparación con la tensión y la corriente con alta frecuencia alterna.

Ventajas y desventajas del MOSFET

El ventajas del MOSFET incluyen las siguientes.

  • Menor tamaño
  • La fabricación es sencilla
  • La impedancia de entrada es alta en comparación con el JFET
  • Admite el funcionamiento a alta velocidad
  • El consumo de energía es bajo, por lo que se pueden permitir más componentes por cada chip fuera del área
  • El MOSFET con tipo de mejora se utiliza en los circuitos digitales
  • No tiene un diodo de puerta, por lo que es posible trabajar con una tensión de puerta positiva o negativa
  • Se utiliza mucho en comparación con el JFET
  • La resistencia de drenaje del MOSFET es alta debido a la baja resistencia del canal

El desventajas del MOSFET incluyen las siguientes.

  • Las desventajas del MOSFET son las siguientes.
  • La vida útil del MOSFET es baja
  • Se requiere una calibración frecuente para una medición precisa de la dosis
  • Son extremadamente vulnerables a la sobrecarga de tensión, por lo que es necesario un manejo especial debido a la instalación

Así pues, esto es todo sobre la diferencia entre BJT y MOSFET, que incluye qué son los BJT y los MOSFET, y los principios de funcionamiento, tipos de MOSFETy sus diferencias. Esperamos que hayas entendido mejor este concepto. Además, si tienes alguna duda sobre este concepto o sobre los proyectos de electricidad y electrónica, por favor, danos tu opinión comentando en la sección de comentarios de abajo. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son las características del BJT y del MOSFET?

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