Transistor de efecto de campoElectrnica I

Caractersticas1. Su operacin depende del flujo de portadores mayoritarios solamente.2. Es ms sencillo de fabricar y ocupa menos espacio en forma integrada.3. Exhibe una gran resistencia de entrada, tpicamente de muchos megaOhms.4. Es menos ruidosa que el transistor bipolar.5. No exhibe voltaje offset a corriente de drenaje cero, y por tanto lo hace un excelente recortador de seales.

ConstruccinnppContactos hmicosDrenaje (D)Fuente (S)Canal-nCompuerta (G)Regin de agotamientoEl FET consiste de una regin de tipo n la cual tiene es su parte media dos regiones de tipo p. Una terminal de la regin n se llama Fuente (Sourse) y la opuesta Drenaje (Drain). Las regiones tipo p estn conectadas. La terminar de las regiones p se llama Compuerta (Gate).

VGS = 0 y VDS > 0nppGRegin de agotamientoDSIDISVDDVDS+-

Potencial dentro de FET

Nivel de saturacinVoltaje de estrechamiento VP (pinch-off)Para VDS>VP en FET tiene caractersticas de fuente de corriente con ID = IDSS.

VGS < 0El nivel de VGS que da como resultado ID = 0 mA se encuentra definido por VGS = VP siendo VP un valor negativo para los dispositivos de canal-n y un voltaje positivo para los FET de canal-p.

Caractersticas de FET de canal-n

Resistor controlado por voltajeLa pendiente de las curvas en la regin hmica es funcin del voltaje VGS, por tanto es un resistor controlado por voltaje.Donde ro es la resistencia con VGS = 0.

Dispositivos de canal-pLos voltajes de las fuentes se invierten para el FET de canal-p.Las corrientes se definen sentido contrario.

Caractersticas del FET canal-pLa corriente en la regin de ruptura est limitada solo por el circuito externo.

SmbolosFET canal-nFET canal-p

Resumen

Caractersticas de transferenciaLa relacin entre ID y VGS est definida por la ecuacin de Shockley.Las caractersticas de transferencia definidas por esta ecuacin no se ven afectadas por la red en la cual se utiliza el dispositivo.

La grfica muestra que existe una relacin parablica entre ID y VGS.

Aplicaciones de la ecuacin de ShockleyPara las curvas anteriores podemos obtener:Con VGS = VP ID = 0Con VGS = -1 V

La relacin inversa de la ecuacin de Shockley se obtiene con facilidadPara ID = 4.5 mA, IDSS = 8 mA y VP = -4 V, se obtiene

Mtodo manual rpidoTomando VGS = VP/2 se obtiene un valor para ID = IDSS/4Con ID = IDSS / 2 se obtiene un valor para VGS = VP ( 0.293)Ms los puntos VGS = 0, ID = IDSS, y VGS = VP , ID = 0.

EjemploTrazar la curva para un FET de canal-p definida por IDSS = 4 mA y VP = 3V

EjemploTrazar la curva definida por IDSS = 12 mA y VP = -6V

Hojas de especificacin

Valores mximos

rea de operacin

Trazador de curvas

Comparacin con el BJTID = IDSS(1 VGS/VP)2IC = bIBID = ISIE = ICIG = 0VBE = 0.7V

MOSFET de tipo decrementalNo existe conexin elctrica entre la compuerta y el canal de MOSFET.Se debe a la capa aislante SiO2 explica la alta impedancia de entrada.

Operacin bsicaAplicando 0V entre compuerta y fuente, se obtiene una corriente IDSS entre drenaje y fuente.

Caractersticas de transferencia

Reduccin de portadores libre sen el canal debido al potencial negativo en la terminal de la compuerta.Si aplicamos un potencial positivo en la compuerta, se atraern nuevos portadores desde el sustrato lo cual incrementar la corriente (regin incremental).

Ejemplo

MOSFET de tipo decremental de canal-pLas corrientes y voltajes se invierten respecto al de cana-n.

Smbolos

Hojas de datos

MOSFET de tipo incrementalEl MOSFET de tipo incremental se diferencia del decremental en que no tiene canal entre la fuente y el drenaje, solo tiene sustrato.

FuncionamientoAl aplicar un voltaje positivo entre compuerta y drenaje se inducir carga negativa en la regin cercana a la capa de xido, produciendo un canal de portadores n. El voltaje necesario para producir este canal se llama voltaje umbral VT (threshold)

Voltaje de saturacinSi se mantiene VGS constante y se aumenta VDS se llegar a tener un estrechamiento en el canal inducido.El voltaje de saturacin est dado por:VDSsat = VGS VT

Curvas caractersticas

Caracterstica corriente voltajeLaq caracterstica corriente voltaje en un MOSFET de tipo incremental esta dada por:ID = k(VGS VT)2El valor de k depende del fabricante y puede calcularse de:k = IDencendido / (VGSencendido VT)2Donde los valores de encendido son dados para un punto particular de las curvas del MOSFET.Para las curvas anteriores si IDencendido = 10 mA y VGSencendido = 8 V, entonces ID = 0.278(VGS VT)2Con VGS = 4V, se encuentra ID = 1.11 mA

Caractersticas de transferencia

Smbolos

Especificaciones