TRANSISTORESE S P E C I A L I D A D : I N G E N I E R Í A D E S I S T E M A S E I N F O R M Á T I C AC I C L O : I VC U R S O : F Í S I C A E L E C T R Ó N I C AE L A B O R A D O P O R : M E R Y L E N Y S U L L Ó N C H E R O

TRANSISTOR JFET

El JFET (Junction Field-Effect Transistor, en español transistor de efecto de campo de juntura o unión) es un dispositivo electrónico , esto es, un circuito que, según unos valores eléctricos de entrada, reacciona dando unos valores de salida. En el caso de los JFET, al ser transistores de efecto de campo eléctrico, estos valores de entrada son las tensiones eléctricas , en concreto la tensión entre los terminales S (fuente) y G (puerta), V GS. Según este valor, la salida del transistor presentará una curva característica que se simplifica definiendo en ella tres zonas con ecuaciones definidas: corte, óhmica y saturación.

Físicamente, un JFET de los denominados "canal P" está formado por una pastilla de semiconductor tipo P en cuyos extremos se sitúan dos patillas de salida (drenador y fuente) flanqueada por dos regiones con dopaje de tipo N en las que se conectan dos terminales conectados entre sí (puerta). Al aplicar una tensión positiva V GS entre puerta y fuente, las zonas N crean a su alrededor sendas zonas en las que el paso de electrones (corriente I D) queda cortado, llamadas zonas de exclusión. Cuando esta VGS sobrepasa un valor determinado, las zonas de exclusión se extienden hasta tal punto que el paso de electrones ID entre fuente y drenador queda completamente cortado. A ese valor de VGS se le denomina Vp. Para un JFET "canal N" las zonas p y n se invierten, y las VGS y Vp son negativas, cortándose la corriente para tensiones menores que V p.

Así, según el valor de VGS se definen dos primeras zonas; una activa para tensiones negativas mayores que V p (puesto que Vp es también negativa) y una zona de corte para tensiones menores que V p. Los distintos valores de la ID en función de la VGS vienen dados por una gráfica o ecuación denominada ecuación de entrada.

En la zona activa, al permitirse el paso de corriente, el transistor dará una salida en el circuito que viene definida por la propia ID y la tensión entre el drenador y la fuente VDS. A la gráfica o ecuación que relaciona estás dos variables se le denomina ecuación de salida, y en ella es donde se distinguen las dos zonas de funcionamiento de activa: óhmica y saturación.

http://es.wikipedia.org/wiki/JFET

POLARIZACION Y CURVAS CARACTERISTICAS

P O L A R I Z A C I Ó NC U R V A S C A R A C T E R Í S T I C A S

D E U N J F E T C A N A L N

http://es.wikiversity.org/wiki/Transistor_JFET

Este tipo de transistor se polariza de manera diferente al transistor bipolar. La terminal de drenaje se polariza positivamente con respecto al terminal de fuente (Vdd) y la compuerta se polariza negativamente con respecto a la fuente (-Vgg).

A mayor voltaje -Vgg, más angosto es el canal y más difícil para la corriente pasar del terminal drenador (drain) al terminal fuente o source. La tensión -Vgg para la que el canal queda cerrado se llama punch-off y es diferente para cada JFET.

El transistor de juntura bipolar es un dispositivo operado por corriente y requieren que halla cambios en la corriente de base para producir cambios en la corriente de colector. El JFET es controlado por tensión y los cambios en tensión de la compuerta a fuente modifican la región de rarefacción (deplexión) y causan que varíe el ancho del canal.

Al hacer un barrido en corriente directa, se obtienen las curvas características del transistor JFET. Las curvas características típicas para estos transistores se encuentran en la imagen, nótese que se distinguen tres zonas importantes: la zona óhmica, la zona de corte y la zona de saturación.

Existen otros tipos de curvas, como las de temperatura, capacitancia, etc. Todas ellas normalmente las especifica el fabricante de cada transistor. Algunos programas de simulación (como SPICE) permiten hacen barridos de CD básicos para obtener las curvas, en base a los modelos contenidos en sus bibliotecas de componentes.

El transistor JFET, al igual que los BJT, se pueden polarizar de diversas maneras (más adelante se verá) para dar lugar a configuraciones de amplificadores de señal, sin embargo no son las únicas aplicaciones, por ejemplificar algunas otras se tienen la configuración para formar osciladores, interruptores controlados, resistores controlados, etc.

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CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL JFET

El JFET de canal n está constituido por una barra de silicio de material semiconductor de tipo n con dos regiones (islas) de material tipo p situadas a ambos lados.

Es un elemento tri-terminal cuyos terminales se denominan drenador (drain), fuente (source) y puerta (gate).

En la figura 1.10.a se describe un esquema de un JFET de canal n, en la 1.10.b el símbolo de este dispositivo y en la 1.10.c el símbolo de un JFET de canal P

La polarización de un JFET exige que las uniones p-n estén inversamente polarizadas.

En un JFET de canal n, o NJFET, la tensión de drenador debe ser mayor que la de la fuente para que exista un flujo de corriente a través de canal.

Además, la puerta debe tener una tensión más negativa que la fuente para que la unión p-n se encuentre polarizado inversamente. Ambas polarizaciones se indican en la figura 1.11..

Las curvas de características eléctricas de un JFET son muy similares a las curvas de los transistores bipolares. Sin embargo, los JFET son dispositivos controlados por tensión a diferencia de los bipolares que son dispositivos controlados por corriente.

Por ello, en el JFET intervienen como parámetros: ID (intensidad drain o drenador a source o fuente), VGS (tensión gate o puerta a source o fuente) y VDS (tensión drain o drenador a source o fuente). Se definen cuatro regiones básicas de operación: corte, lineal, saturación y ruptura. A continuación se realiza una descripción breve de cada una de estas regiones para el caso de un NJFET.

http://www.unicrom.com/Tut_Caracteristicas_electricas_JFET.asp

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TRANSISTOR MOSFET

El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están 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 está conectado internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.

El término 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el material de la compuerta, que antes era metálico, ahora se construye con una capa de silicio policristalino. El aluminio fue el material por excelencia de la compuerta hasta mediados de 1970, cuando el silicio policristalino comenzó a dominar el mercado gracias a su capacidad de formar compuertas auto-alineadas. Las compuertas metálicas están volviendo a ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de operación de los transistores sin utilizar componentes metálicos en la compuerta. De manera similar, el 'óxido' utilizado como aislante en la compuerta también se ha reemplazado por otros materiales con el propósito de obtener canales fuertes con la aplicación de tensiones más pequeñas.

Un transistor de efecto de campo de compuerta aislada o IGFET (Insulated-gate field-effect transistor) es un término relacionado que es equivalente a un MOSFET. El término IGFET es más inclusivo, ya que muchos transistores MOSFET utilizan una compuerta que no es metálica, y un aislante de compuerta que no es un óxido. Otro dispositivo relacionado es el MISFET, que es un transistor de efecto de campo metal-aislante-semiconductor (Metal-insulator-semiconductor field-effect transistor).

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E S T R U C T U R A D E L M O S F E T D O N D E S E M U E S T R A N L O S T E R M I N A L E S D E C O M P U E R T A ( G ) , S U S T R A T O ( B ) ,

S U R T I D O R ( S ) Y D R E N A D O R ( D ) . L A C O M P U E R T A E S T Á S E P A R A D A D E L

C U E R P O P O R M E D I O D E U N A C A P A D E A I S L A N T E ( B L A N C O ) .

D O S M O S F E T S D E P O T E N C I A C O N E N C A P S U L A D O T O - 2 6 3 D E

M O N T A J E S U P E R F I C I A L. C U A N D O O P E R A N C O M O I N T E R R U P T O R E S ,

C A D A U N O D E E S T O S C O M P O N E N T E S P U E D E M A N T E N E R

U N A T E N S I Ó N D E B L O Q U E O D E 1 2 0 V O L T I O S E N E L E S T A D O

A P A G A D O , Y P U E D E N C O N D U C I R U N A C O R R I E N T E C O N T I N U A D E 3 0

A M P E R I O S.

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TRANSISTOR IGBT

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.

Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces, en particular en los Variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas y convertidores de potencia que nos acompañan cada día y por todas partes, sin que seamos particularmente conscientes de eso: automóvil, tren, metro, autobús, avión, barco, ascensor, electrodoméstico, televisión, domótica, Sistemas de Alimentación Ininterrumpida o SAI (en Inglés UPS), etc.

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_IGBT

CARACTERISTICAS

El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 100 kHz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones. Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada, control de la tracción en motores y cocina de inducción. Grandes módulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios con voltajes de bloqueo de 6.000 voltios.

Se puede concebir el IGBT como un transistor Darlington híbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la corriente de base para mantenerse en conducción. Sin embargo las corrientes transitorias de conmutación de la base pueden ser igualmente altas. En aplicaciones de electrónica de potencia es intermedio entre los tiristores y los mosfet. Maneja más potencia que los segundos siendo más lento que ellos y lo inverso respecto a los primeros.

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S E C C I Ó N D E U N I G B T

C I R C U I T O E Q U I V A L E N T E D E U N

I G B T

Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15 V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta

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TRANSISTOR DARLINTONG

En electrónica, el transistor Darlington o AMP es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo.

La configuración (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero de los Laboratorios Bell Sidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores sobre un chip fue patentada por él, pero no la idea de poner un número arbitrario de transistores que originaría la idea moderna de circuito integrado.

Diagrama de la configuración Darlington

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TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR (BJT) El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.

Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS.

Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:

Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.

Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

Colector, de extensión mucho mayor.

La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial. En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. El transistor posee tres estados de operación: estado de corte, estado de saturación y estado de actividad.

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar

T R A N S I S T O R D E U N I Ó N B I P O L A R

D I A G R A M A D E L T R A N S I S T O R N P N

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TRANSISTOR FETEl transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial.

La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductora como la región activa o canal. La región activa de los TFT (thin-film transistor, o transistores de película fina) es una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la principal aplicación de los TFT es como pantallas de cristal líquido o LCD).

Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).

Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT (Bipolar Junction Transistor). El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.

El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT. En los MOSFET, la puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los BJT, donde la corriente que atraviesa la base, pese a ser pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, no siempre puede ser despreciada. Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.

Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción, respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS son usados extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos integrados o chips digitales.

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campo

CARACTERISTICAS Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100MΩ).

No tiene un voltaje de unión cuando se utiliza como conmutador (interruptor).

Hasta cierto punto es inmune a la radiación.

Es menos ruidoso.

Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad térmica.

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campo

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