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
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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
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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
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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 de
USG
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
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6. Funcionamiento de un JFET de canal N (II)
D
ID ID
USG
G UDS (baja)
El canal
se estrecha
USG
UDS
S
Entre D y S se tiene una resistencia que varía en función de
USG
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7. Funcionamiento de un JFET de canal N (III)
D
ID
UDS+USG ID
USG=0V
G UDS
USG1
USG 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
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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
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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
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10. Resumen de las características de un JFET de
unión:
• 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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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20. Resumen de las características de los transistores
MOS:
• 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, ...
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