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Tipos de transistores

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descripción general de los tipos de transistores

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Tipos de transistores

  1. 1. Tipos de transistores BJT JFET MOSFET Fecha de elaboración: 24 de Mayo de 2011 Fecha de entrega :26 de Mayo de 2011 GIOVANI HERNADEZ VIGUERAS
  2. 2. BJT O npn O pnp E N P N C B Figura 1.1 BJT npn E P N P C B símbolos Figura 1.2 BJT pnp Curvas características Fig.1.3 curva característica de un BJT npn ic- VBE Fig.1.4 curva característica de un ic-VCE BJT en particular
  3. 3. modos de operación Operación del transistor npn en el modo activo Se usan dos fuentes externas de voltaje para crear las condiciones necesarias de polarización para operación en modo activo ,el voltaje VBE ocasiona que la base tipo p se encuentre a un potencial mas alto que el emisor tipo n con lo cual se polariza directamente la unión entre emisor y base. El voltaje entre colector base VCB ocasiona que el colector tipo n se encuentre mas alto en potencial que la base tipo p con lo cual se polariza inversamente la unión base colector Zona de corte funciona cuando la unión B-E se polariza inversamente o no se polariza y la B-C se polariza inversamente. En este modo el transistor se utiliza para aplicaciones de conmutación «potencia circuitos digitales « Zona de saturación funciona cuando se polarizan ambas uniones directamente Fig. 1.5 Fig. 1.6 Fig. 1.7 Fig. 1.8
  4. 4. Configuraciones básicas Base común Se le llama base común por el hecho de que la base es común a los lados de entrada y salida de la configuración. Además la base es usualmente la mas cercana o en un potencial de tierra. emisor común Figura1.12Configuración emisor común (a)NPN (b)PNP Fig. 1.9 Fig. 1.11
  5. 5. colector común La tercera y ultima configuración de transistor es la de colector común. . La configuración de colector común se emplea fundamentalmente para propósitos de acoplamiento de impedancia ya que tiene una elevada impedancia de entrada y una baja impedancia de salida ,lo que permite el uso de esta configuración como convertidor de impedancias y como aislador. Figura 1.13 configuración de colector común empleada para propósitos de acoplamiento de impedancia Polarización fija Estabilizada de emisor Figura 1.15 circuito de polarización para BJT con resistor en el emisor. Polarización por división de tensión Fig. 1.14 Fig. 1.16
  6. 6. Transistor de efecto de campo FET O Es un dispositivo controlado por voltaje O De canal n y canal p . O El FET es un dispositivo unipolar que depende solo de electrones (canal n) o de huecos(canal p). O Efecto de campo para el caso del FET se establece un campo eléctrico mediante las cargas presentes , que controlara la trayectoria de conducción del circuito de salida sin la necesidad de un contacto directo entre las cantidades controladoras y controladas Símbolos Símbolos del JFET a)canal-n b)canal-p Fig. 2.0 componentes del JFET Fig. 2.1
  7. 7. Construcción y características de los JFET Fig. 2.2 Construcción básica del JFET de canal n Fig. 2.3 Características del JFET de canal n con IDSS=8mA y VP=-4
  8. 8. El nivel de VGS que da por resultado ID=0mA se encuentra determinado por VGS=VP siendo un voltaje negativo para los dispositivos de canal n y un voltaje positivo para los de canal p. IDSS se deriva del hacho de que la corriente del drenaje a la fuente con una conexión de cortocircuito de la entrada a la fuente. IDSS es la corriente máxima de drenaje para un JFET y esta definida mediante las condiciones VGS=0 y VDS>|VP| Resistor controlado por voltaje a la región ala izquierda del estrechamiento en la grafica se le conoce como región óhmica o de resistencia controlada por voltaje. Aproximación del nivel de resistencia en términos del voltaje aplicado VGS JFET de canal p Esta constituido exactamente de la misma manera que el de canal n solo con una inversión de los materiales tipo p y n Fig. 2.4 JFET de canal p
  9. 9. Fig. 2.5 Características de un JFET de canal p con IDSS de 6 mA y VP de 6 V Ecuación de Shockley Se puede obtener la curva de transferencia utilizando la ecuación de shockley
  10. 10. MOS O El transistor de efecto de campo MOS debe su nombre a la estructura de su parte central metal-oxido- semiconductor. Desde que fue creado en lo 60s ha ido incrementando su presencia en los circuitos electrónicos, hasta ser el dispositivo mas usado en los circuitos electrónicos fabricados en la ultima década. Aunque su principio de operación fue ideado hace mas de sesenta años, dificultades tecnológicas impidieron su realización de manera fiable y repetitiva. Su predominio actual se debe a su capacidad de miniaturización y a la posibilidad de realizar con el circuitos que consumen muy poca potencia. • El MOS también denominado MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). • Tiene tres terminales llamados Drenador(D) ,Puerta(G) y surtidor o fuente(S) .la corriente que circula entre Drenador y surtidor es controlada por la tensión aplicada a la puerta. Este transistor tiene de echo otra terminal (B del ingles BULK) conectado al sustrato al que suele aplicársele una tensión fija. funcionamiento Cuando se aplica una tensión positiva al terminal de puerta se crea un campo eléctrico entre las placas del condensador que incide perpendicularmente sobre la superficie del semiconductor. Este campo eléctrico atrae cargas negativas hacia la superficie y repele las positivas, si el campo eléctrico tiene la intensidad suficiente logra crear , en la proximidad de la superficie del semiconductor , una región muy rica en cargas negativas que se denomina canal n ,este canal conecta dos regiones n y permite el paso de corriente entre Drenador y surtidor Fig.3.1 Símbolo del MOS canal n Fig.3.2 Característica ID(VGS)
  11. 11. Fig.3.3 Transistor MOS de acumulación de canal P Fig3.4Estructura física Fig.3.5 Característica ID(VGS)
  12. 12. Curvas características O Se presentan las curvas características de un MOS de canal N O Para cada valor de VGS ha y una curva de la corriente de Drenador en función de la tensión entre Drenador y surtidor. Para VGS menor o igual a VT las curvas coinciden con el eje de las abscisas : la corriente de Drenador es nula . A medida que VGS aumenta por encima de VT la corriente va creciendo Fig3.6 Curvas características de Drenador de un MOS canal N Representación de las ecuaciones del transistor MOS Fig.3.6.1región óhmica Fig.3.6.2 región de saturación
  13. 13. MOSFET de tipo decremental de canal -n O Construcción básica Fig. 3.7
  14. 14. Operación básica y características En la figura el voltaje compuerta – fuente se hace cero volts mediante la conexión directa de ambas terminales y se aplica un voltaje VDS a través de las terminales drenaje-fuente. El resultado es una atracción por el potencial positivo del drenaje para los electrones libres del canal –n . 3.9 Características de drenaje y de transferencia para un MOSFET de tipo decremental de canal-n Fig. 3.8
  15. 15. MOSFET de tipo decremental de canal-p La construcción de un MOSFET de tipo decremental de canal p es exactamente inverso al de tipo n Las terminales permanecen como las tenemos identificadas , pero todas las polaridades de los voltajes y las direcciones de las corrientes están invertidas FIG,4 MOSFET decremental de canal tipo p Las características de drenaje podrían ser iguales que en la fig.3.9b pero con valores negativos de VDS e ID positiva y vgs con polaridades opuestas. fig.4.1 (a) ( b)
  16. 16. Símbolos Fig.4.2 a) MOSFET de tipo decremental de canal n b)MOSFET de tipo decremental de canal p
  17. 17. MOSFET de tipo decremental Aunque existen muchas similitudes entre los MOSFET de tipo decremental, las características del MOSFET de tipo incremental son bastante diferentes . la curva de transferencia no esta definida por la ecuación de shockley, y la corriente de drenaje ahora esta en corte hasta que el voltaje compuerta fuente alcance una magnitud especifica .entonces el control de corriente en un dispositivo de canal n ahora resulta afectado por un voltaje compuerta fuente positivo en lugar del rango de voltajes negativos . construcción básica MOSFET de tipo incremental de canal n . Si VGS se hace 0 y se aplica un voltaje entre el drenaje y la fuente del dispositivo de esta figura la ausencia de un canal n dar como resultado una corriente de 0 amperes una diferencia grande con el de tipo decremental donde ID=IDSS. Fig. 4.3
  18. 18. VDG=VDS-VGS VDSsat=VGS-VT Para los niveles de VGS>VT la corriente de drenaje esta relacionada al voltaje compuerta fuente aplicado mediante la siguiente ecuación no lineal. El termino k es una constante que , a su vez es una función de la fabricación del dispositivo el valor de k se puede calcular mediante la siguiente ecuación Fig. 4.5
  19. 19. MOSFET de tipo incremental de canal p Símbolos MOSFET de tipo incremental de canal n y MOSFET de tipo incremental de canal p sucesivamente Ventajas del MOSFET -los reducidos niveles de manejo de potencia Por lo general menos de 1W Fig. 4.6
  20. 20. Arreglo para polarización fija del JFET de canal n O Fig. 4.7
  21. 21. Configuración de auto polarización O Esta configuración elimina la necesidad de dos fuentes de DC.El voltaje de control de la compuerta a la fuente ahora lo determina el voltaje a través del resistor RS que se conecta en la terminal de la fuente de la configuración O La corriente a través de Rs es la corriente de la fuente Is pero Is=ID O Para l lazo que indico la figura para el analisien dc VGS=-IDRS Fig. 4.8 Fig. 4.9
  22. 22. Polarización por división de voltaje Para simplificar el análisis de malla en la compuerta encontraremos el circuito equivalente de Thevenin Fig. 5 Fig. 5.1
  23. 23. Fig. 5.2 Fig. 5.3
  24. 24. bibliografía [1]ELECTRONICA TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS,ROBERT L BOYLESTAD ,LOUIS NASHELSKY,PEARSON EDUCACION,OCTAVA EDICION [2] CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS FUNDAMENTOS DE ELECTRONICA,LLUIS PRAT VIÑAS,EDICIONS UPC ,1999,SEXTA EDICION [3]CONSULTA EN : TIPOS DE POLARIZACION DEL BJT,ING. JOSE MANUEL GLEZ.ROJAS

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