Transitores fet, mosfet

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MEGATEC ZACATECOLUCA, TEC SUPERIOR EN ELECTRONICA

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Transitores fet, mosfet

  1. 1. TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  2. 2. El transistor de efecto de campo •Introducción •El transistor de efecto de campo de unión o JFET  JFET de canal N  JFET de canal P •El transistor MOSFET  Mosfet de acumulación  Mosfet de deplexión •Conclusiones TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  3. 3. Transistores de efecto de campo (FET) •FET de unión (JFET) •FET metal-óxido-semiconductor (MOSFET)Transistores JFET D D G - Puerta (GATE)G G D - Drenador (DRAIN) S S S - Surtidor o fuente (SOURCE) Canal N Canal P TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  4. 4. Estructura interna de un JFET D D G G P P N N N P S S Canal N Canal P D D G G S S TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  5. 5. Funcionamiento de un JFET de canal N (I) D •Unión GS polarizada inversamente Canal •Se forma una zona de transición P P libre de portadores de carga G •La sección del canal depende deUSG la tensión USG Zona de •Si se introduce una cierta tensión N transición S D-S la corriente ID por el canal dependerá de USG TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  6. 6. Funcionamiento de un JFET de canal N (II) D ID ID USG G UDS (baja) El canal se estrechaUSG UDS SEntre D y S se tiene una resistencia que varía en función deUSG TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  7. 7. Funcionamiento de un JFET de canal N (III) D ID UDS+USG ID USG=0V G UDS USG1USG USG USG2 VP UDS S•El ancho del canal depende también de la tensión UDS•Pasado un límite la corriente ID deja de crecer con UDS TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  8. 8. Características eléctricas de un JFET de canal N Zona resistiva ID (mA) Zona de fuente de corriente UGS=0V 30 20 UGS1=-2V Característica real 10 UGS2=-4V 2 UDS (V) 4 6 8 ID UGS Característica UGS1 linealizada UGS2 VP UDS TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  9. 9. Características eléctricas de un JFET de canal P ID (mA) UGS=0V -30 -20 UGS1=2V -10 UGS2=4V -2 -4 -6 -8 UDS (V) Curvas idénticas al de canal N pero con tensiones y corrientes de signo opuesto TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  10. 10. Resumen de las características de un JFET deunión: • La corriente de drenador se controla mediante tensión (a diferencia de los transistores bipolares donde se controla la corriente de colector mediante la corriente de base) • La unión puerta-fuente se polariza en zona inversa y existe un valor límite de UGS a partir del cual el canal se cierra y deja de pasar corriente de drenador • Entre drenador y fuente el JFET se comporta como una resistencia o una fuente de corriente dependiendo de la tensión UDS. • Aplicaciones típicas: amplificadores de audio y de radiofrecuencia TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  11. 11. Funcionamiento en conmutación del JFET: R D ID I UGS(B) D B V CC + U DS U GS A UGS(A) UDS UGS Aplicando una onda cuadrada en los terminales UGS se puede UDS conseguir que el JFET actúe VCC A como un interruptor B TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  12. 12. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) D D D D G G G G S S S S Canal N Canal P Canal N Canal P MOSFET acumulación MOSFET deplexión G - Puerta (GATE) D - Drenador (DRAIN) S - Surtidor o fuente (SOURCE) TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  13. 13. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulación de canal N (I) G S D N N Metal Oxido (aislante) P Semiconductor SUSTRATO Normalmente el terminal de SUSTRATO se encuentra conectado con el surtidor S TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  14. 14. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulación de canal N (II) UDS ID=0 G • Los terminales principales del MOS D S son drenador y surtidor N N • Al aplicar tensión UDS la unión drenador-sustrato impide la circulación de corriente de drenador P SUSTRATO TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  15. 15. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulación de canal N (III) +++ +++ N n N UGS P - - - - e e e e • Al aplicar tensión positiva UGS los electrones libres de la zona P (sustrato) son atraídos hacia el terminal de puerta • Por efecto del campo eléctrico se forma un canal de tipo ‘n’ (zona rica en electrones) que permite el paso de la corriente entre drenador y surtidor TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  16. 16. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulación de canal N (IV) UDS • Formado el canal entre drenador y surtidor puede circular la UGS ID corriente de drenador ID • Incrementar la tensión UDS tiene un doble efecto: N N Campo eléctrico Ohmico: mayor tensión = debido a UDS Campo eléctrico mayor corriente ID P debido a UGS El canal se estrecha por uno de los lados = ID se reduce • A partir de un cierto valor de UDS ambos efectos se compensan y la corriente se estabiliza haciendose prácticamente independiente de UDS TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  17. 17. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulación de canal N (V) Curvas características D ID (mA) UGS 10 ID 40 30 8 U DS Por debajo de G 20 esta tensión no 6 10 se forma el canal U GS S 4 2 4 6 8 UDS (V) • A partir de un cierto valor de UGS se forma el canal entre drenador y fuente. Por debajo de este límite el transistor está en corte. • Dependiendo de la tensión UDS se puede tener un equivalente resistivo o de fuente de corriente entre D y S TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  18. 18. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOS de acumulación de canal P Curvas características D ID (mA) UGS -10 ID -40 -30 -8 G U DS -20 -6 U GS -10 S -4 -2 -4 -6 -8 UDS (V)• Canal P: comportamiento equivalente al del MOSFET de canal N pero con los sentidos de tensiones y corrientes invertidos TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  19. 19. Transistores MOSFET (FET Metal-oxido-semiconductor) Estructura y funcionamiento de un MOSFET de deplexión de canal N G S ID (mA) UGS D 2 40 N n N 30 0 Ya hay canal formado 20 Difusión hecha durante -2 P el proceso de fabricación 10 2 4 6 8 UDS (V)• En los MOSFET de deplexión el canal se forma mediante una difusión adicional durante el proceso de fabricación• Con tensión UGS nula puede haber circulación de corriente de drenador• Es necesario aplicar tensión negativa UGS para cerrar el canal TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA
  20. 20. Resumen de las características de los transistoresMOS: • La corriente de drenador se controla mediante la tensión UGS • En los MOSFET de acumulación a partir de un cierto valor umbral de UGS se forma el canal y puede circular la corriente de drenador • En los MOSFET de deplexión una difusión adicional permite la circulación de la corriente de drenador incluso para tensión UGS nula • Aplicaciones típicas: convertidores y accionadores electrónicos de potencia, etapas amplificadoras, circuitos digitales, ... TECNICO SUPERIOR EN ELECTRONICA

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