2. Los transistores más conocidos son los llamados bipolares (NPN y
PNP),llamados así porque 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 los que se encuentra
su impedancia de entrada bastante baja. Existen unos dispositivos que
eliminan este inconveniente en particular y que pertenece a la familia de
dispositivos en los que existe un solo tipo de portador de cargas, y por
tanto, son unipolares. Se llama transistor de efecto campo (FET)
Los más conocidos son los JFET (Junction Field Effect
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET
(Metal-Insulator Semiconductor FET).
Poseen tres terminales, denominadas: puerta (Gate), drenador
(Drain) y fuente (Source) ; se comportan como un interruptor controlado
por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o
no corriente entre drenador y fuente.
INTRODUCCIÓN
3. TRANSISTORES FET
Transistor de Efecto de Campo: son dispositivos semiconductores
donde el control de la corriente se realiza mediante un campo eléctrico.
Características Principales:
Dispositivo unipolar: un único tipo de portadores de carga.
Ocupa menos espacio en un circuito integrado que el bipolar, lo que supone
una gran ventaja para aplicaciones de microelectrónica
Tienen una gran impedancia de entrada (del orden de MΩ)
Posee más inmunidad al ruido
Tipos de transistores de efecto campo:
De unión:
JFET o simplemente FET (transistor de efecto de campo de unión)
De puerta aislada:
IGFET, MOS, MOST o MOSFET (transistor de efecto de campo metal-
óxido semiconductor )
5. TRANSISTORES FET
Estructura de los JFET
Barra semiconductora con contactos óhmicos en los extremos.
Puerta o elemento de control muy impurificado con portadores distintos a los de la
barra.
Elementos:
Fuente o surtidor (S), Drenador o Drenaje (D), Puerta (G), Canal (región situada
entre las dos difusiones de puerta.
La tensión puerta surtidor (VGS) polariza inversamente las uniones.
Analogía FET-BJT
(La polarización no es la misma)
“S” “E”
“G” “B”
“D” “C”
6. TRANSISTORES FET
Los transistores JFET pueden ser de canal n o canal p
JFET de canal p S, D tipo p Símbolo
(pJFET) G tipo n
JFET de cana n S, D tipo n Símbolo
(nJFET) G tipo p
7. TRANSISTORES FET
Zonas de funcionamiento del transistor de efecto de campo (FET):
Zona Óhmica o Lineal: En esta zona el transistor se comporta como una resistencia
variable dependiente del valor de VGS. Un parámetro que aporta el fabricante es la
resistencia que presenta el dispositivo para VDS=0 (rds on), y distintos valores de VGS.
Zona de Saturación: En esta zona es donde el transistor amplifica y se comporta como
una fuente de corriente gobernada por VGS
Zona de Corte: La intensidad de drenador es nula (ID=0).
En el FET la relación
entre ID y VGS está dada por la ecuación de
Schotkley: ID = IDSS (1 - (VGS/VP))²
IDss y Vp son
valores que
se obtienen
de la hoja del
fabricante
8. TRANSISTORES FET
PARAMETROS COMERCIALES
Se presenta a continuación algunas de las características de los transistores JFET que
ofrecen los fabricantes en las hojas de datos:
IDSS: Es la corriente de drenaje cuando el transistor JFET se encuentra en configuración de
fuente común y se cortocircuita la puerta y la fuente (VGS=0). En la práctica marca la máxima
intensidad que puede circular por el transistor. Conviene tener en cuenta que los transistores
JFET presentan amplias dispersiones en este valor.
VP (Pinch-Off Voltage): es la tensión de estrangulamiento del canal. Al igual que IDSS,
presenta fuertes dispersiones en su valor.
RDS (ON): Es el inverso de la pendiente de la curva ID/VDS en la zona lineal. Este valor se
mantiene constante hasta valores de VGD cercanos a la tensión de estrangulamiento.
BVDS (Drain-Source Breakdown Voltage): es la tensión de ruptura entre fuente y drenaje.
Tensiones más altas que BVDS provocan un fuerte incremento de ID.
BVGS (Gate-Source Breakdown Voltage): es la tensión de ruptura de la unión entre la puerta
y la fuente, que se encuentra polarizada en inversa. Valores mayores de BVGS provocan una
conducción por avalancha de la unión.
9. APLICACIÓN VENTAJAS USOS
Aislador o separador
(buffer)
Impedancia de entrada alta
y de salida baja
Uso general, equipo de
medida, receptores
Amplificador de RF Bajo ruido Sintonizadores de FM,
equipo para
comunicaciones
Mezclador Baja distorsión de
intermodulación
Receptores de FM y
TV,equipos para
comunicaciones
Amplificador con CAG Facilidad para controlar
ganacia
Receptores, generadores
de señales
Amplificador cascodo Baja capacidad de entrada Instrumentos de medición,
equipos de prueba
Amplificador de baja
frecuencia
Capacidad pequeña de
acoplamiento
Audífonos para sordera,
transductores inductivos
TRANSISTORES FET
12. TRANSISTORES MOSFET
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.
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.
ESTRUCTURA DEL MOSFET
Un transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor (MOSFET) se basa en
controlar la concentración de portadores de carga mediante un condensador MOS existente
entre los electrodos del sustrato y la compuerta. La compuerta está localizada encima del
sustrato y aislada de todas las demás regiones del dispositivo por una capa de dieléctrico,
que en el caso del MOSFET es un óxido, como el dióxido de silicio.
13. TRANSISTORES FET
Existen cuatro tipo de transistores tipo MOS
Enriquecimiento de canal N
Enriquecimiento de canal P
Empobrecimiento de canal N
Empobrecimiento de canal P
La característica constructiva común a todos los tipos de transistor MOS es
que el terminal de puerta (G) está formado por una estructura de tipo
Metal/Óxido/Semiconductor.
El óxido es aislante, con lo que la corriente de puerta es prácticamente nula, mucho
menor que en los JFET. Por ello, los MOS se emplean para tratar señales de muy baja
potencia.
S
I
M
B
O
L
O
S
14. TRANSISTORES MOSFET
MODO DE OPERACIÓN
Corte Óhmica o lineal Saturación o Activa
Cuando
VGS < Vth
En esta zona la Id=0
Vth: tensión umbral del
transitor
Cuando
VGS >Vth y VDS < ( VGS
– Vth )
Cuando
VGS > Vth y VDS > (
VGS – Vth )
ID = k(VGS-VT)2
CURVA CARACTERISITCA Y DE TRANSFERENCIA DE UN MOSFT DE
CANAL N
17. TRANSISTORES MOSFET
EL MOSFET COMO INVERSOR.
El funcionamiento del transistor MOSFET en conmutación implica que la tensión de
entrada y salida del circuito posee una excursión de tensión, elevada (de 0 a VDD) entre los
niveles lógicos alto H (asociada a la tensión VDD) y bajo L (asociada a la tensión 0). Para el
nivel bajo, se persigue que VGS > Vt y que el transistor se encuentre trabajando en la región
óhmica, con lo cual VDS << 1. Mientras que para en el nivel alto, se persigue que la tensión
de salida sea elevada, y en general, que el transistor esté funcionando en la región de corte,
con VDS >> 1. Se puede considerar que, el transistor MOSFET es capaz de funcionar como
un interruptor.
El transistor MOSFET en conmutación, basado en un interruptor con resistencia de
Drenador, es fundamental en circuitos digitales, puesto que la conmutación de corte a
saturación y viceversa, implica unos tiempos de retardo de gran importancia en estos
sistemas.
El MOSFET COMO INTERRUPTOR.
Sabemos que si en un MOSFET la tensión entre la Puerta y la Fuente es menor que la tensión
umbral, VGS<VT, el transistor está cortado. Es decir, entre los terminales de Fuente y
Drenador, la corriente es nula, ya que existe un circuito abierto. Sin embargo, cuando VGS es
mayor que VT se crea el canal, y el transistor entra en conducción. Cuanto mayor es la
18. TRANSISTORES MOSFET
Resistencia controlada por tensión
Circuitos de conmutación de potencia (HEXFET, FREDFET).
Mezcladores de frecuencia, con MOSFET de doble puerta
Son muy populares para aplicaciones de baja tensión, baja potencia y conmutación
resistiva en altas frecuencias, como fuentes de alimentación conmutadas, motores sin
escobillas y aplicaciones como robótica, CNC y electrodomésticos.
La mayoría de sistemas como lámparas, motores, drivers de estado sólido,
electrodomésticos, etc. utilizan dispositivos de control, los cuales controlan el flujo de
energía que se transfiere a la carga. Estos dispositivos logran alta eficiencia variando su
ciclo de trabajo para regular la tensión de salida.
APLICACIONES
19. TRANSISTORES JFET Y MOSFET
CONCLUSIONES
El FET es un dispositivo activo que funciona como una fuente de corriente controlada
por voltaje. Básicamente el voltaje en la compuerta VGS, controla la corriente ID entre el
drenador y la fuente. Para el JFET, la ecuación que da cuenta del comportamiento es la
ley de Schockley,
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. El Mosfet gracias a su gran velocidad de conmutación
presenta una gran versatilidad de trabajo; este puede reemplazar dispositivos como el
JFET.
Los Mosfet se emplean para tratar señales de muy baja potencia esto es una gran
ventaja ya que pueden ser utilizados en una gran gama de aplicaciones.
Las pérdidas de potencia del MOSFET son un factor tomado en cuenta para la
selección de un dispositivo de conmutación. La elección no es sencilla, pues no puede
decirse que el MOSFET tenga menores o mayores pérdidas que un BJT en un valor
específico de corriente.
