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Transistor de efecto de Campo

Integrante

Nombres: Wuilfredo Jose

Apellidos: Martínez Moreno

Transistor de efecto campo

El transistor de efecto campo es un transistor que se basa en el campo eléctrico para controlar la forma y, por lo tanto, la conductividad de un canal que transporta un solo tipo de portador de carga, hecho de un material semiconductor, por lo que también suele ser conocido como transistor unipolar. Posee tres terminales, denominados puerta, drenaje y fuente. La puerta es el terminal equivalente a la base del BJT (Bipolar Junction Transistor), de cuyo funcionamiento se diferencia, ya que en el FET, el voltaje aplicado entre la puerta y la fuente controla la corriente que circula en el drenaje. Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los FET son de los tipos Canal-N y Canal-P, dependiendo del material del canal del dispositivo.

Tipo de transistores de efecto campo

El canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P. El drenaje y la fuente deben estar dopados de manera contraria al canal en el caso del MOSFET de enriquecimiento, o dopados de manera similar al canal en el caso del MOSFET de agotamiento. Los transistores de efecto de campo también son distinguidos por el método de aislamiento entre el canal y la puerta.Podemos clasificar los transistores de efecto campo según el método de aislamiento entre el canal y la puerta:

• El MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field- Transistor) usa un aislante (normalmente SiO2).

• El JFET (Junction Field-Transistor) usa una unión p-n• El MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) substituye la unión PN del JFET con

una barrera Schottky.• En el HEMT (High Electrón Mobility Transistor), también denominado HFET (heterostructure

FET), la banda de material dopada con "huecos" forma el aislante entre la puerta y el cuerpo del transistor.

• Los MODFET (Modulation-Doped Field Effect Transistor)

• Los IGBT (Insulated-gate bipolar transistor) es un dispositivo para control de potencia. Son comúnmente usados cuando el rango de voltaje drenaje-fuente está entre los 200 a 3000V. Aun así los Power MOSFET todavía son los dispositivos más utilizados en el rango de tensiones drenaje-fuente de 1 a 200V.

• Los FREDFET es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultra rápida del transistor.

• Los DNAFET es un tipo especializado de FET que actúa como biosensor, usando una puerta fabricada de moléculas de ADN de una cadena para detectar cadenas de ADN iguales

• . La característica de los TFT que los distingue, es que hacen uso del silicio amorfo o del silicio poli cristalino.

Características generales:

• Por el terminal de control no se absorbe corriente.• Una señal muy débil puede controlar el componente• La tensión de control se emplea para crear un campo eléctrico

Se empezaron a construir en la década de los 60. Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unión) y los MOSFET. Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicación más frecuente la encontramos en los circuitos integrados.Es un componente de tres terminales que se denominan: Puerta (G, Gate), Fuente (S, Source), y Drenaje (D, Drain). Según su construcción pueden ser de canal P o de canal N. Sus símbolos son los siguientes:

CURVA CARACTERÍSTICALos parámetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura:

La curva característica del FET define con precisión como funciona este dispositivo. En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes:

• Zona lineal.- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensión VGS.• Zona de saturación.- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona, el FET, amplifica y se

comporta como una fuente de corriente controlada por la tensión que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) , VGS.

• Zona de corte.- La intensidad de Drenado es nula. Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones típicas: Surtidor común (SC), Drenado común (DC) y Puerta común (PC). La más utilizada es la de surtidor común que es la equivalente a la de emisor común en los transistores bipolares.

Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificación de señales débiles.

Al variar la tensión entre drenado y surtidor varia la intensidad de drenado permaneciendo constante la tensión entre puerta y surtidor.

En la zona óhmica o lineal se observa como al aumentar la tensión drenado surtidor aumenta la intensidad de drenado.

En la zona de saturación el aumento de la tensión entre drenado y surtidor produce una saturación de la corriente de drenado que hace que esta sea constante. Cuando este transistor trabaja como amplificador lo hace en esta zona.

CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIAIndican la variación entre la intensidad de drenador en función de la tensión de puerta.

HOJAS DE Características DE LOS FET

En las hojas de características de los fabricantes de FETs encontrarás los siguientes parámetros (los más importantes):

VGS y VGD.- son las tensiones inversas máximas soportables por la unión PN. IG.- corriente máxima que puede circular por la unión puerta - surtidor cuando se polariza directamente. PD.- potencia total disipable por el componente. IDSS.- Corriente de saturación cuando VGS=0. IGSS.- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unión puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso.

Funcionamiento

El JFET es un transistor de efecto de campo, es decir, su funcionamiento se basa en las zonas de depleción que rodean a cada zona p al ser polarizadas inversamente.

Cuando aumentamos la tensión en el diodo puerta-surtidor, las zonas de depleción se hacen más grandes, lo cual hace que la corriente que va de surtidor a drenador tenga más dificultades para atravesar el canal que se crea entre las zonas de depleción, cuanto mayor es la tensión inversa en el diodo puerto-surtidor, menor es la corriente entre surtidor y drenador.

Por esto, el JFET es un dispositivo controlado por tensión y no por corriente. Casi todos los electrones que pasan a través del canal creado entre las zonas de depleción van al drenador, por lo que la corriente de drenador es igual a la corriente de surtidor Id = Is

Símbolos del JFET

Transistor bipolar JFETEmisor SurtidorBase PuertaColector DrenadorDebido a estas similitudes, muchas de las fórmulas del JFET son parecidas o iguales a las del transistor bipolar. Para ello cambiaremos los subíndices entre el transistor bipolar y el JFET.

Transistor bipolar JFETE S (SURTIDOR)B G (PUERTA)C D (DRENADOR)

Polarización del JFET.En un transistor bipolar, polarizamos directamente el diodo base-emisor, pero en un JFET, el diodo puerta-surtidor es polarizado inversamente. Debido a esto, la corriente de puerta es muy pequeña, aproximadamente 0. Ig = 0Debido a que la corriente de entrada es aproximadamente infinita, la resistencia de entrada va a ser aproximadamente infinita.Una de las aplicaciones más importante del JFET es de seguidor de fuente, circuito análogo al seguidor de emisor, pero con la diferencia de que la impedancia de entrada va a ser muy grande para frecuencias bajas.

El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET

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 fuente (S, Source), drenador (D, Drain), puerta (G, Gate) y sustrato (B, Body). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal de fuente y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.

Símbolos de transistores MOSFET

Existen distintos símbolos que se utilizan para representar al transistor MOSFET. El diseño básico consiste en una línea recta para dibujar el canal, con líneas que salen del canal en ángulo recto y luego hacia afuera del dibujo de forma paralela al canal, para indicar la fuente y el drenaje. En algunos casos, se utiliza una línea segmentada en tres partes para el canal del MOSFET de enriquecimiento, y una línea sólida para el canal del MOSFET de empobrecimiento. Otra línea es dibujada en forma paralela al canal para destacar la puerta.En la tabla que seguidamente se muestra se tiene una comparación entre los símbolos de los MOSFET de enriquecimiento y de empobrecimiento, junto con los símbolos para los JFET dibujados con la fuente y el drenaje ordenados de modo que las tensiones más elevadas aparecen en la parte superior del símbolo y la corriente fluye hacia abajo.

Ejercicio de circuito con JFET.

a) Considerar un transistor JFET de canal n cuyo terminal de puerta(G) está unido al terminal de fuente (S), constituyendo un dispositivo de dos terminales. Si la tensión en el dispositivo se denomina Y, y la corriente a través de él se denomina L, demostrar que:

B) Hallar el valor de la resistencia variable del dispositivo cuando el canal del transistor JFET está estranguladoSe desea utilizar un transistor JFET de canal n como una resistencia controlada por tensión cuya característica de transferencia sea prácticamente lineal, para lo cual se aplica al dispositivo una tensión VDS pequeña. Demostrar que el valor de la resistencia variable del dispositivo R DS es

Se desea polarizar el transistor JFET de la figura, cuyas curvas características se muestran en la figura F1, en el punto de trabajo VGS =-1.5V, VDS=6V.

A) hallar el valor de RD, RS, RG1y RG2, sabiendo que RG=RG1// RG2= 90k:y que VG=1.5VB) Trazar la recta de carga estática, indicando el valor de su pendiente.