Transistores de efecto de campo

Transistores de efecto de campo (JFET, MOSFET de vaciamiento, MOSFET de crecimiento).

Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensión. Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensión aplicada a la entrada. 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:

EL TRANSISTOR JFET

La estructura física de un JFET (transistor de efecto campo de unión) consiste en un canal de semiconductor tipo n o p dependiendo del tipo de

JFET, con contactos óhmicos (no rectificadores) en cada extremo, llamados FUENTE y DRENADOR. A los lados del canal existen dos regiones de material semiconductor de diferente tipo al canal, conectados entre sí, formando el terminal de PUERTA.

• En el caso del JFET de canal N, la unión puerta – canal, se encuentra polarizada en inversa, por lo que prácticamente no entra ninguna corriente a través del terminal de la puerta.

El JFET de canal p, tiene una estructura inversa a la de canal n; siendo por tanto necesaria su polarización de puerta también inversa respecto al de canal n.

• Los JFET se utilizan preferiblemente a los MOSFET en circuitos discretos.

• En el símbolo del dispositivo, la flecha indica el sentido de polarización directa de la unión pn.

RUPTURA DEL JFET

• Cuando la polarización inversa entre puerta y canal se hace demasiado grande, la unión sufre una ruptura inversa, y la corriente de drenador aumenta rápidamente.

• La polarización inversa de mayor magnitud tiene lugar en el extremo correspondiente al drenador. La ruptura se producirá cuando Vdg exceda de la tensión de ruptura. Como Vdg= Vds – Vgs, la ruptura tendrá lugar a valores más pequeños de Vds a medida que Vgs se aproxime a Vp.

EL TRANSISTOR MOSFET

• La estructura de un MOSFET (Metal Oxido Semiconductor FET), consta de cuatro terminales: Drenador (D), Fuente (S), Puerta (G) y Sustrato (B). En los NMOS

(MOSFET de canal N), el sustrato es un semiconductor tipo p. Generalmente, el sustrato se conecta a la fuente.

• La puerta se halla aislada del sustrato por una fina capa de dióxido de silicio y por el terminal de la puerta fluye una corriente despreciable.

• Cuando se aplica en G una tensión positiva respecto a S, los electrones se ven atraídos a la región situada bajo G, induciéndose un canal de material de tipo n entre D y S. Si se aplica entonces una tensión entre D y S, fluirá una corriente desde S a D a través del canal. La corriente de drenador está controlada por la tensión aplicada en G.

Construcción y funcionamiento del JFET, MOSFET de vaciamiento y de crecimiento

El funcionamiento del JFET se basa en la modulación de la conductividad del canal por medio de la polarización inversa de la unión pn entre la puerta y el canal.

Al encontrarse el canal mucho menos impurificado que la puerta, la zona de deplexión se extenderá prácticamente sólo al canal, de esta forma, la anchura efectiva (sección conductora) del canal será tanto menor cuanto mayor sea la polarización inversa.

La modulación de la anchura de la zona de deplexión, y por tanto del canal, se realiza a través de dos tensiones:

•VGS: el aumento de la zona de deplexión (estrechamiento del canal) se produce de manera uniforme a lo largo de las puertas.

•VDS: el aumento de la zona de deplexión (estrechamiento del canal) se produce en las proximidades del drenador.

Tal y como se verá posteriormente, un valor límite de VGS que estrangule el canal de manera uniforme, provoca la ausencia de corriente en el mismo: ID = 0. Sin embargo, curiosamente, un valor límite de VDS que estrangule el canal en

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