Esta no es una pregunta de PCB y solo solicita un solo MOSFET. Siempre me pregunté si hay una manera en la que un solo MOSFET funcione a una temperatura muy baja. Intenté encontrar alguna fuente que responda a esta pregunta y la devolví sin ninguna.
¿Se detendría el proceso de difusión de la unión en temperaturas muy bajas o algo así?
Bueno, si toma un ejemplo, diga un MOSFET de potencia IRF740.
Mire la hoja de datos que le dará una temperatura de operación máxima y una temperatura de almacenamiento. El extremo inferior de la temperatura de almacenamiento es -65deg.
Por supuesto, esto sería un punto de partida. Tan pronto como comience la operación y cambie una carga a través del FET, la corriente fluirá e inevitablemente hará que la temperatura de la unión aumente. A mayor corriente que fluye mayor es el aumento de temperatura. En general, a la electrónica le gustan las temperaturas "frías", como en un poco por encima de cero, pero en algunas aplicaciones se necesita mucho frío (-100 a -50) o incluso más frío para reducir el ruido térmico. Tomemos como ejemplo un amplificador RF de bajo ruido.
De todos modos, para responder a su pregunta, sí, pueden funcionar a temperaturas muy bajas. Y puede obtener una mayor eficiencia a bajas temperaturas porque su Rds-on será más bajo a bajas temperaturas.
Sí, los FET de silicio pueden funcionar 'fácilmente' hasta alrededor de 77 K (-196 C), aunque las características (obviamente) cambiarán, algunas (por ejemplo, en resistencia) para mejor. Los voltajes umbrales serán significativamente más altos (~ 400 mV).
Los procesos de difusión no se detienen a bajas temperaturas, pero el dopaje (que lo hace n-pr-tipo) se congela, lo que básicamente significa que pierde efectividad. A la inversa, los impedimentos al movimiento del portador que degradan la conductividad disminuyen. Esto es lo que hace que la resistencia sea menor.
En 0 Kelvin: todo se detiene, así que no, un MOSFET no funcionará.
Por encima de 0 Kelvin: probablemente funcionará.
Consulte también la hoja de datos de su MOSFET favorito, el fabricante indicará la temperatura de funcionamiento mínima (garantizada). Eso no significa que el MOSFET no funcione, simplemente no está garantizado (y no se ha probado) que funcione.
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