Un MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) normalmente tiene menores pérdidas de conducción y consumo de energía que un BJT (transistor de unión bipolar) en aplicaciones de conmutación debido a su principio operativo inherente. Los MOSFET funcionan controlando la conductividad de un canal entre los terminales de fuente y drenaje mediante un campo eléctrico aplicado al terminal de compuerta.
En aplicaciones de conmutación, los MOSFET tienen una impedancia de entrada muy alta, lo que significa que requieren una corriente mínima para controlar el estado de conmutación.
Esto da como resultado menores pérdidas de conducción porque el MOSFET disipa menos energía cuando está en estado completamente encendido (saturación) en comparación con los BJT, que tienen mayores caídas de voltaje en estado encendido y, en consecuencia, mayores pérdidas de conducción.
Los MOSFET consumen menos energía que los BJT principalmente debido a su funcionamiento controlado por voltaje y su alta impedancia de entrada.
La puerta de un MOSFET actúa como un condensador y requiere una corriente insignificante para cambiar de estado, lo que lleva a un control eficiente con una mínima disipación de energía.
Por el contrario, los BJT son dispositivos controlados por corriente que requieren una corriente base significativa para ingresar al modo de saturación, lo que resulta en un mayor consumo de energía debido a los requisitos del variador base y mayores caídas de voltaje en el estado encendido.
Al comparar los MOSFET y los BJT en términos de pérdidas de conmutación y conducción, los MOSFET generalmente presentan pérdidas más bajas en general.
Las pérdidas de conmutación en los MOSFET suelen ser menores porque tienen velocidades de conmutación más rápidas y capacitancias más bajas en comparación con los BJT. Esto se traduce en una reducción de la disipación de energía durante las transiciones de conmutación.
Las pérdidas de conducción en los MOSFET también son menores debido a su menor resistencia en estado encendido (Rds(on)) cuando están completamente encendidos, mientras que los BJT tienen una caída de voltaje (Vce(sat)) a través de ellos incluso en saturación, lo que genera mayores pérdidas de conducción.
Los MOSFET tienden a tener altas pérdidas de conducción principalmente cuando no están completamente encendidos (en la región lineal) o cuando operan con corrientes altas donde su resistencia en estado encendido (Rds(on)) se vuelve significativa.
En estas condiciones, los MOSFET pueden disipar más energía en forma de calor debido a la caída de voltaje a través de ellos. Sin embargo, los diseños y tecnologías de MOSFET modernos apuntan a minimizar Rds(on) para reducir estas pérdidas, haciéndolos altamente eficientes en muchas aplicaciones de conmutación.
Se prefieren los MOSFET a los BJT como elemento de conmutación en convertidores y otras aplicaciones de electrónica de potencia por varias razones.
En primer lugar, los MOSFET ofrecen velocidades de conmutación más rápidas y menores pérdidas de conmutación debido a su control de puerta capacitivo y requisitos mínimos de accionamiento de puerta. En segundo lugar, tienen menores pérdidas de conducción cuando están completamente encendidos, gracias a su menor resistencia en estado encendido. En tercer lugar, los MOSFET pueden funcionar a frecuencias más altas y manejar densidades de corriente más altas, lo que los hace adecuados para la conversión y el control de energía de alta eficiencia.
En general, los MOSFET proporcionan un rendimiento superior en términos de eficiencia, confiabilidad y gestión térmica en comparación con los BJT, de ahí su adopción generalizada en la electrónica de potencia moderna.