Transistor IGBT

Smbolo ms extendido del IGBT: Gate o puerta (G), colector (C) y emisor (E).Eltransistor bipolar de puerta aislada(IGBT, delinglsInsulated Gate Bipolar Transistor) es undispositivosemiconductorque generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos deelectrnica de potencia. Este dispositivo posee la caractersticas de las seales de puerta de lostransistores de efecto campocon la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturacin deltransistor bipolar, combinando una puerta aisladaFETpara la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitacin del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las caractersticas de conduccin son como las del BJT.Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no haban sido viables hasta entonces, en particular en losVariadores de frecuenciaas como en las aplicaciones enmquinas elctricasy convertidores de potencia que nos acompaan cada da y por todas partes, sin que seamos particularmente conscientes de eso:automvil,tren,metro,autobs,avin,barco,ascensor,electrodomstico,televisin,domtica,Sistemas de Alimentacin IninterrumpidaoSAI(en Ingls UPS), etc.Caractersticas[editar]

Seccin de un IGBT.El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacin de hasta 100kHzy ha sustituido alBJTen muchas aplicaciones. Es usado en aplicaciones de altas y medias energa comofuente conmutada, control de la traccin en motores ycocina de induccin. Grandes mdulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes del orden de cientos deamperioscon voltajes de bloqueo de 6.000voltios.Se puede concebir el IGBT como untransistor Darlingtonhbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la corriente de base para mantenerse en conduccin. Sin embargo las corrientes transitorias de conmutacin de la base pueden ser igualmente altas. En aplicaciones de electrnica de potencia es intermedio entre lostiristoresy losmosfet. Maneja ms potencia que los segundos siendo ms lento que ellos y lo inverso respecto a los primeros.

Circuito equivalentede un IGBT.Este es un dispositivo para la conmutacin en sistemas dealta tensin. La tensin de control de puerta es de unos 15V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una seal elctrica de entrada muy dbil en la puerta.MosfetEltransistor de efecto de campo metal-xido-semiconductoroMOSFET(en inglsMetal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es untransistorutilizado para amplificar o conmutarsealeselectrnicas. Es el transistor ms utilizado en la industria microelectrnica, ya sea en circuitos analgicos o digitales, aunque eltransistor de unin bipolarfue mucho ms popular en otro tiempo. Prcticamente la totalidad de losmicroprocesadorescomerciales estn basados en transistores MOSFET.El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B). Sin embargo, el sustrato generalmente est conectado internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.El trmino 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el material de la compuerta, que antes era metlico, ahora se construye con una capa desiliciopolicristalino. El aluminio fue el material por excelencia de la compuerta hasta mediados de 1970, cuando elsiliciopolicristalinocomenz a dominar el mercado gracias a su capacidad de formar compuertas auto-alineadas. Las compuertas metlicas estn volviendo a ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de operacin de los transistores sin utilizar componentes metlicos en la compuerta. De manera similar, el 'xido' utilizado como aislante en la compuerta tambin se ha reemplazado por otros materiales con el propsito de obtener canales fuertes con la aplicacin de tensiones ms pequeas.Un transistor de efecto de campo de compuerta aislada oIGFET(Insulated-gate field-effect transistor) es un trmino relacionado que es equivalente a un MOSFET. El trmino IGFET es ms inclusivo, ya que muchos transistores MOSFET utilizan una compuerta que no es metlica, y un aislante de compuerta que no es un xido. Otro dispositivo relacionado es elMISFET, que es un transistor de efecto de campo metal-aislante-semiconductor (Metal-insulator-semiconductor field-effect transistor)Historia[editar]El principio bsico de operacin de este tipo detransistorfue patentado por primera vez por el austrohngaroJulius Edgar Lilienfelden 1925. Debido a los requerimientos de carcter tecnolgico para la fabricacin de laintercaralisa y libre de defectos entre el sustrato dopado y aislante, este tipo de dispositivos no se logr fabricar hasta dcadas ms tarde, pero los fundamentos tericos estaban contenidos en la patente original. Veinticinco aos despus, cuando laBell Telephone Companyintent patentar el transistor de unin, encontraron que Lilienfeld tena registrada a su nombre una patente que estaba escrita de una forma que inclua todos los tipos de transistores posibles. LosLaboratorios Belllograron llegar a un acuerdo con Lilienfeld, quien todava viva en esa poca (no se sabe si le pagaron por los derechos de la patente o no).Plantilla:Fecha=Marzo 2012Fue en ese momento cuando losLaboratorios Bellcrearon eltransistor de unin bipolar, o simplemente transistor de unin, y el diseo de Lilienfeld's fue conservado con el nombre detransistor de efecto de campo.[citarequerida]En 1959, Dawon Kahng y Martin M. (John) Atalla en losLaboratorios Bellinventaron el transistor de efecto de campo metal-xido-semiconductor (MOSFET) como un avance y mejora sobre el diseo del transistor FET patentado.1Con una operacin y estructura completamente distintas al transistor bipolar de unin,2el transistor MOSFET fue creado al colocar una capa aislante en la superficie de un semiconductor y luego colocando un electrodo metlico de compuerta sobre el aislante. Se utiliza silicio cristalino para el semiconductor base, y una capa dedixido de siliciocreada a travs de oxidacin trmica, que se utiliza como aislante. El MOSFET de silicio no generaba trampas de electrones localizados entre la interfaz, entre el silicio y la capa de xido nativo, y por este motivo se vea libre de la dispersin y el bloqueo de portadores que limitaba el desempeo de los transistores de efecto de campo anteriores. Despus del desarrollo decuartos limpiospara reducir los niveles de contaminacin, y del desarrollo de lafotolitografa3as como delproceso planarque permite construir circuitos en muy pocos pasos, el sistema Si-SiO2obtuvo gran importancia debido a su bajo costo de produccin por cada circuito, y la facilidad de integracin. Adicionalmente, el mtodo de acoplar dos MOSFET complementarios (de canal N y canal P) en un interruptor de estado alto/bajo, conocido como CMOS, implic que los circuitos digitales disiparan una cantidad muy baja de potencia, excepto cuando son conmutados. Por estos tres factores, los transistores MOSFET se han convertido en el dispositivo utilizado ms ampliamente en la construccin decircuitos integrados.Smbolos de circuito[editar]Existen distintos smbolos que se utilizan para representar el transistor MOSFET. El diseo bsico consiste en una lnea recta para dibujar el canal, con lneas que salen del canal en ngulo recto y luego hacia afuera del dibujo de forma paralela al canal, para dibujar el surtidor y el drenador. En algunos casos, se utiliza una lnea segmentada en tres partes para el canal del MOSFET de enriquecimiento, y una lnea slida para el canal del MOSFET de empobrecimiento. Otra lnea es dibujada en forma paralela al canal para destacar la compuerta.La conexin del sustrato, en los casos donde se muestra, se coloca en la parte central del canal con una flecha que indica si el transistor es PMOS o NMOS. La flecha siempre apunta en la direccin P hacia N, de forma que un NMOS (Canal N en una tina P o sustrato P) tiene la flecha apuntando hacia adentro (desde el sustrato hacia el canal). Si el sustrato est conectado internamente al surtidor (como generalmente ocurre en dispositivos discretos) se conecta con una lnea en el dibujo entre el sustrato y el surtidor. Si el sustrato no se muestra en el dibujo (como generalmente ocurre en el caso de los diseos de circuitos integrados, debido a que se utiliza un sustrato comn) se utiliza un smbolo de inversin para identificar los transistores PMOS, y de forma alternativa se puede utilizar una flecha en el surtidor de forma similar a como se usa en los transistores bipolares (la flecha hacia afuera para un NMOS y hacia adentro para un PMOS).En esta figura se tiene una comparacin entre los smbolos de los MOSFET de enriquecimiento y de empobrecimiento, junto con los smbolos para losJFET(dibujados con el surtidor y el drenador ordenados de modo que las tensiones ms elevadas aparecen en la parte superior de la pgina).Para aquellos smbolos en los que el terminal del sustrato se muestra, aqu se representa conectada internamente al surtidor. Esta es la configuracin tpica, pero no significa que sea la nica configuracin importante. En general, el MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales, y en los circuitos integrados muchos de los MOSFET comparten una conexin comn entre el sustrato, que no est necesariamente conectada a los terminales del surtidor de todos los transistores.Funcionamiento[editar]Existen dos tipos de transistores MOSFET, ambos basados en laestructura MOS.Los MOSFET deenriquecimientose basan en la creacin de un canal entre el drenador y el surtidor, al aplicar una tensin en la compuerta. La tensin de la compuerta atrae portadores minoritarios hacia el canal, de manera que se forma una regin de inversin, es decir, una regin con dopado opuesto al que tena el sustrato originalmente. El trminoenriquecimientohace referencia al incremento de laconductividad elctricadebido a un aumento de la cantidad deportadores de cargaen la regin correspondiente al canal. El canal puede formarse con un incremento en la concentracin deelectrones(en un nMOSFET o NMOS), ohuecos(en un pMOSFET o PMOS). De este modo un transistor NMOS se construye con un sustrato tipo p y tiene un canal de tipo n, mientras que un transistor PMOS se construye con un sustrato tipo n y tiene un canal de tipo p.Los MOSFET deempobrecimientotienen un canal conductor en su estado de reposo, que se debe hacer desaparecer mediante la aplicacin de la tensin elctrica en la compuerta, lo cual ocasiona una disminucin de la cantidad de portadores de carga y una disminucin respectiva de la conductividad.4Estructura metal-xido-semiconductor[editar]Vase tambin:Estructura MOS

Estructura Metal-xido-semiconductor construida con un sustrato de silicio tipo pUna estructura metal-xido-semiconductor (MOS) tradicional se obtiene haciendo crecer una capa dedixido de silicio(SiO2) sobre un sustrato de silicio, y luego depositando una capa de metal osiliciopolicristalino, siendo el segundo el ms utilizado. Debido a que eldixido de silicioes un materialdielctrico, esta estructura equivale a uncondensadorplano, en donde uno de los electrodos ha sido reemplazado por unsemiconductor.Cuando se aplica un potencial a travs de la estructura MOS, se modifica la distribucin de cargas en el semiconductor. Si consideramos un semiconductor de tipo p (con una densidad de aceptores NA),pes la densidad de huecos;p = NAen el silicio intrnseco), una tensin positiva VGBaplicada entre la compuerta y el sustrato (ver figura) crea una regin de agotamiento debido a que los huecos cargados positivamente son repelidos de la interfaz entre el aislante de compuerta y el semiconductor. Esto deja expuesta una zona libre de portadores, que est constituida por los iones de los tomos aceptores cargados negativamente (verDopaje (semiconductores)). Si VGBes lo suficientemente alto, una alta concentracin de portadores de carga negativos formar unaregin de inversinlocalizada en una franja delgada contigua a la interfaz entre el semiconductor y el aislante. De manera distinta al MOSFET, en donde la zona de inversin ocasiona que los portadores de carga se establezcan rpidamente a travs del drenador y el surtidor, en un condensador MOS los electrones se generan mucho ms lentamente mediante generacin trmica en los centros de generacin y recombinacin de portadores que estn en la regin de agotamiento. De forma convencional, la tensin de compuerta a la cual la densidad volumtrica de electrones en la regin de inversin es la misma que la densidad volumtrica de huecos en el sustrato se llamatensin de umbral.Esta estructura con un sustrato de tipo p es la base de los transistores nMOSFET, los cuales requieren el dopado local de regiones de tipo n para el drenador y el surtidor.Estructura MOSFET y formacin del canal[editar]

Formacin del canal en un MOSFET NMOS: Superior: Una tensin de compuerta dobla las bandas de energa, y se agotan los huecos de la superficie cercana a la compuerta (izquierda). La carga que induce el doblamiento de bandas se equilibra con una capa de cargas negativas de iones aceptores (derecha). Inferior: Una tensin todava mayor aplicada en la compuerta agota los huecos, y la banda de conduccin disminuye de forma que se logra la conduccin a travs del canal.Un transistor de efecto de campo metal-xido-semiconductor (MOSFET) se basa en controlar la concentracin de portadores de carga mediante un condensador MOS existente entre los electrodos del sustrato y la compuerta. La compuerta est localizada encima del sustrato y aislada de todas las dems regiones del dispositivo por una capa de dielctrico, que en el caso del MOSFET es un xido, como eldixido de silicio. Si se utilizan otros materiales dielctricos que no sean xidos, el dispositivo es conocido como un transistor de efecto de campo metal-aislante-semiconductor (MISFET). Comparado con elcondensador MOS, el MOSFET incluye dos terminales adicionales (surtidorydrenador), cada uno conectado a regiones altamente dopadas que estn separadas por la regin del sustrato. Estas regiones pueden ser de tipo p o n, pero deben ser ambas del mismo tipo, y del tipo opuesto al del sustrato. El surtidor y el drenador (de forma distinta al sustrato) estn fuertemente dopadas y en la notacin se indica con un signo '+' despus del tipo de dopado.Si el MOSFET es de canal n (NMOS) entonces las regiones de dopado para el surtidor y el drenador son regiones 'n+' y el sustrato es una regin de tipo 'p'. Si el MOSFET es de canal p (PMOS) entonces las regiones de dopado para el surtidor y el drenador son regiones 'p+' y el sustrato es una regin de tipo 'n'. El surtidor se denomina as porque es la fuente de los portadores de carga (electrones en el canal n, huecos en el canal p) que fluyen a travs del canal; de forma similar, el drenador es el punto en el cual los portadores de carga abandonan el canal.La ocupacin de las bandas de energa en un semiconductor est determinada por la posicin delnivel de Fermicon respecto a los bordes de las bandas de energa del semiconductor. Como se describe anteriormente, y como se puede apreciar en la figura, cuando se aplica una tensin de compuerta suficiente, el borde de la banda de valencia se aleja del nivel de Fermi, y los huecos presentes en el sustrato son repelidos de la compuerta. Cuando se polariza todava ms la compuerta, el borde de la banda de conduccin se acerca al nivel de Fermi en la regin cercana a la superficie del semiconductor, y esta regin se llena de electrones en unaregin de inversino uncanal de tipo noriginado en la interfaz entre el sustrato tipo p y el xido. Este canal conductor se extiende entre el drenador y el surtidor, y la corriente fluye a travs del dispositivo cuando se aplica un potencial entre el drenador y el surtidor. Al aumentar la tensin en la compuerta, se incrementa la densidad de electrones en la regin de inversin y por lo tanto se incrementa el flujo de corriente entre el drenador y el surtidor.Para tensiones de compuerta inferiores a la tensin de umbral, el canal no tiene suficientes portadores de carga para formar la zona de inversin, y de esta forma slo una pequea corriente de subumbral puede fluir entre el drenador y el surtidor.Cuando se aplica una tensin negativa entre compuerta-surtidor (positiva entre surtidor-compuerta) se crea uncanal de tipo pen una superficie del sustrato tipo n, de forma anloga al canal n, pero con polaridades opuestas para las cargas y las tensiones. Cuando una tensin menos negativa que la tensin de umbral es aplicada (una tensin negativa para el canal tipo p) el canal desaparece y slo puede fluir una pequea corriente de subumbral entre el drenador y el surtidor.Modos de operacin[editar]El funcionamiento de un transistor MOSFET se puede dividir en tres diferentes regiones de operacin, dependiendo de las tensiones en sus terminales. En la presente discusin se utiliza un modelo algebraico que es vlido para las tecnologas bsicas antiguas, y se incluye aqu con fines didcticos. En los MOSFET modernos se requieren modelos computacionales que exhiben un comportamiento mucho ms complejo.Para un transistorNMOSdeenriquecimientose tienen las siguientes regiones:Corte[editar]

NMOS en modo de corte.La regin blanca indica que no existen portadores libres en esta zona, debido a que los electrones son repelidos del canal.Cuando VGS< Vthdonde Vthes la tensin de umbral del transistorDe acuerdo con el modelo bsico del transistor, en esta regin el dispositivo se encuentra apagado. No hay conduccin entre el surtidor y el drenador, de modo que el MOSFET se comporta como un interruptor abierto.Un modelo ms exacto considera el efecto de la energa trmica descrita por la distribucin de Boltzmann para las energas de los electrones, en donde se permite que los electrones con alta energa presentes en el surtidor ingresen al canal y fluyan hacia el drenador. Esto ocasiona una corriente subumbral, que es una funcin exponencial de la tensin entre compuerta-surtidor. La corriente subumbral sigue aproximadamente la siguiente ecuacin:

donde ID0es la corriente que existe cuando VGS= Vth,VT= kT/q es el voltaje trmico,n = 1 + CD/COXdonde CDes la capacidad de la regin de agotamiento, yCOXes la capacidad de la capa de xido.Regin lineal u hmica[editar]

NMOS en la regin lineal.Se forma un canal de tipo n al lograr la inversin del sustrato, y la corriente fluye de drenador a surtidor.Cuando VGS> Vthy VDS< ( VGS Vth)Al polarizarse la puerta con una tensin mayor que la tensin de umbral, se crea una regin de agotamiento en la regin que separa el surtidor y el drenador. Si esta tensin crece lo suficiente, aparecern portadores minoritarios (huecos en PMOS, electrones en NMOS) en la regin de agotamiento, que darn lugar a un canal de conduccin. El transistor pasa entonces a estado de conduccin, de modo que una diferencia de potencial entre drenador y surtidor dar lugar a una corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensin de compuerta.La corriente que entra por el drenador y sale por el surtidor es modelada por medio de la ecuacin:

dondees la movilidad efectiva de los portadores de carga,es lacapacidaddel xido por unidad de rea,es el ancho de la compuerta,es la longitud de la compuerta.Saturacin o activa[editar]

NMOS en la regin de saturacin.Al aplicar una tensin de drenador ms alta, los electrones son atrados con ms fuerza hacia el drenador y el canal se deforma.Cuando VGS> Vthy VDS> ( VGS Vth)Cuando la tensin entre drenador y surtidor supera cierto lmite, el canal de conduccin bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanas del drenador y desaparece. La corriente que entra por el drenador y sale por el surtidor no se interrumpe, ya que es debida al campo elctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.En esta regin la corriente de drenador se modela con la siguiente ecuacin:

Efectos de segundo orden[editar]Estas ecuaciones son un modelo sencillo de funcionamiento de los transistores MOSFET, pero no tienen en cuenta un buen nmero de efectos de segundo orden, como por ejemplo: Saturacin de velocidad: La relacin entre la tensin de puerta y la corriente de drenador no crece cuadrticamente en transistores de canal corto. Efecto cuerpo o efecto sustrato: La tensin entre fuente y sustrato modifica la tensin umbral que da lugar al canal de conduccin Modulacin de longitud de canal.Aplicaciones[editar]La forma ms habitual de emplear transistores MOSFET es en circuitos de tipo CMOS, consistentes en el uso de transistores PMOS y NMOS complementarios. VaseTecnologa CMOS.Las aplicaciones de MOSFET discretos ms comunes son: Resistencia controlada por tensin. Circuitos de conmutacin de potencia (HEXFET, FREDFET, etc). Mezcladores de frecuencia, con MOSFET de doble puerta.Ventajas con respecto a transistores bipolares[editar]La principal aplicacin de los MOSFET est en los circuitos integrados PMOS, NMOS y CMOS, debido a las siguientes ventajas de los transistores de efecto de campo con respecto a los transistores bipolares: Consumo en modo esttico muy bajo. Tamao muy inferior al transistor bipolar (actualmente del orden de media micra). Gran capacidad de integracin debido a su reducido tamao. Funcionamiento por tensin, son controlados por voltaje por lo que tienen una impedancia de entrada muy alta. La intensidad que circula por la puerta es del orden de los nanoamperios. Los circuitos digitales realizados con MOSFET no necesitan resistencias, con el ahorro de superficie que conlleva. La velocidad de conmutacin es muy alta, siendo del orden de los nanosegundos. Cada vez se encuentran ms en aplicaciones en los convertidores de alta frecuencias y baja potencia.Escalamiento del MOSFET[editar]

Las dimensiones caractersticas de un transistor MOSFET son la longitud de canal (L) y el ancho de la compuerta (W).Las dimensiones ms importantes en un transistor MOSFET son la longitud del canal (L) y el ancho de la compuerta (W). En un proceso de fabricacin se pueden ajustar estos dos parmetros para modificar el comportamiento elctrico del dispositivo. La longitud del canal (L) se utiliza adems para referirse a la tecnologa con la cual fue fabricado el componente electrnico. De esta manera, un transistor fabricado con tecnologa de 45 nm es un transistor cuya longitud de canal es igual a 45 nm.El MOSFET ha sido escalado continuamente para reducir su tamao por varias razones. El motivo principal es que se pueden poner ms transistores en una misma rea superficial, aumentando la densidad de integracin y la potencia de clculo de los microprocesadores. Para tener una idea, los primeros transistores tenan longitudes de canal de variosmicrmetros, mientras que los dispositivos modernos utilizan tecnologas de apenas decenas denanmetros. En un microprocesador Core i7 de tercera generacin fabricado con tecnologa de 22 nm se tienen aproximadamente 1480 millones de transistores.5Los trabajos deRichard Feynmany posteriormente deRobert H. Dennardsobre la teora de escalamiento fueron la clave para reconocer que la reduccin continua del dispositivo era posible. Adicionalmente la industria microelectrnica ha tratado de mantener con vigencia laley de Moore, una tendencia que indica que la cantidad de transistores en un circuito integrado se duplica cada dos aos. Para continuar con esta tendencia, Intel inici un proceso de produccin en donde la longitud de la compuerta es de 32nm en el 2009 y contina reduciendo la escala en el 2011 con procesos de 22nm. Por otro lado, la industria de semiconductores mantiene un "roadmap", el ITRS,6que marca las metas del desarrollo de la tecnologa MOSFET.Razones para el escalamiento del MOSFET[editar]Los MOSFET pequeos son deseables por varias razones. El motivo principal para reducir el tamao de los transistores es que permite incluir cada vez ms dispositivos en la misma rea de un circuito integrado. Esto resulta en circuitos con la misma funcionalidad en reas ms pequeas, o bien circuitos con ms funcionalidades en la misma rea. Debido a que los costos de fabricacin para una oblea de semiconductor son relativamente estables, el costo por cada circuito integrado que se produce est relacionado principalmente al nmero de circuitos que se pueden producir por cada oblea. De esta forma, los circuitos integrados pequeos permiten integrar ms circuitos por oblea, reduciendo el precio de cada circuito. De hecho, a lo largo de las ltimas tres dcadas el nmero de transistores por cada circuito integrado se ha duplicado cada dos o tres aos, cada vez que un nuevo nodo de tecnologa es introducido. Por ejemplo el nmero de MOSFETs en un microprocesador fabricado con una tecnologa de 45 nm podra ser el doble que para un microprocesador fabricado con tecnologa de 65 nm. Esta duplicacin de la densidad de integracin de transistores fue observada porGordon Mooreen 1965 y es conocida como laLey de Moore.7

Tendencia de la longitud del canal y el ancho de compuerta en transistores MOSFET fabricados por Intel, a partir de la tecnologa de 130 nm.Tambin se espera que los transistores ms pequeos conmuten ms rpido. Por ejemplo, un enfoque de escalamiento utilizado en el MOSFET requiere que todas las dimensiones sean reducidas de forma proporcional. Las dimensiones principales de un transistor son la longitud, el ancho, y el espesor de la capa de xido. Cada una de estas dimensiones se escala con un factor de aproximadamente 0.7 por cada nodo. De esta forma, la resistencia del canal del transistor no cambia con el escalamiento, mientras que lacapacidadde la compuerta se reduce por un factor de 0.7. De esta manera la constante de tiempo delcircuito RCtambin se escala con un factor de 0.7.Las caractersticas anteriores han sido el caso tradicional para las tecnologas antiguas, pero para los transistores MOSFET de las generaciones recientes, la reduccin de las dimensiones del transistor no necesariamente implica que la velocidad de los circuitos se incremente, debido a que el retardo debido a las interconexiones se vuelve cada vez ms importante.Dificultades en la reduccin de tamao del MOSFET[editar]Histricamente, las dificultades de reducir el tamao del MOSFET se han asociado con el proceso de fabricacin de los dispositivos semiconductores, la necesidad de utilizar tensiones cada vez ms bajas, y con bajo desempeo elctrico, requiriendo el rediseo de los circuitos y la innovacin (los MOSFETs pequeos presentan mayor corriente de fuga, e impedancia de salida ms baja). Producir MOSFETs con longitudes de canal mucho ms pequeas que unmicrmetroes todo un reto, y las dificultades de la fabricacin de semiconductores son siempre un factor que limita el avance de la tecnologa de circuitos integrados. En los aos recientes, el tamao reducido del MOSFET, ms all de las decenas de nanmetros, ha creado diversos problemas operacionales.Algunos de los factores que limitan el escalamiento del MOSFET son las siguientes: Aumento de la corriente de subumbral Aumento en las fugas compuerta-xido Aumento en las fugas de las uniones surtidor-sustrato y drenador-sustrato Reduccin de la resistencia de salida Reduccin de la transconductancia Capacitancia de interconexin Produccin y disipacin de calor Variaciones en el proceso de fabricacin Retos en el modelado matemtico