Transistores de efecto de campo

Un transistor de efecto de campo (FET) es un dispositivo semiconductor de tres terminales. Su funcionamiento se basa en una tensión de entrada controlada. En apariencia, los transistores JFET y bipolares son muy similares. Sin embargo, BJT es un dispositivo controlado por corriente y JFET está controlado por voltaje de entrada. Por lo general, hay dos tipos de FET disponibles.

  • Transistor de efecto de campo de unión (JFET)
  • Semiconductor de óxido metálico FET (IGFET)

Transistor de efecto de campo de unión

El funcionamiento del transistor de efecto de campo de unión depende únicamente del flujo de los portadores mayoritarios (electrones o huecos). Básicamente, los JFET consisten en unN tipo o Ptipo barra de silicona que contiene uniones PN en los lados. A continuación se presentan algunos puntos importantes para recordar sobre FET:

  • Gate- Mediante el uso de la técnica de difusión o aleación, ambos lados de la barra tipo N están fuertemente dopados para crear una unión PN. Estas regiones dopadas se denominan puerta (G).

  • Source - Es el punto de entrada de los portadores mayoritarios a través del cual entran en la barra de semiconductores.

  • Drain - Es el punto de salida de los portadores mayoritarios por el que salen de la barra de semiconductores.

  • Channel - Es el área de material tipo N por la que pasan la mayoría de los portadores desde la fuente al drenaje.

Hay dos tipos de JFET que se utilizan comúnmente en los dispositivos semiconductores de campo: N-Channel JFET y P-Channel JFET.

JFET de canal N

Tiene una fina capa de material tipo N formada sobre un sustrato tipo P. La siguiente figura muestra la estructura cristalina y el símbolo esquemático de un JFET de canal N. Luego, la puerta se forma en la parte superior del canal N con material tipo P. Al final del canal y la puerta, los cables conductores están conectados y el sustrato no tiene conexión.

Cuando se conecta una fuente de voltaje de CC a la fuente y los cables de drenaje de un JFET, la corriente máxima fluirá a través del canal. La misma cantidad de corriente fluirá desde la fuente y los terminales de drenaje. La cantidad de flujo de corriente del canal estará determinada por el valor de V DD y la resistencia interna del canal.

Un valor típico de resistencia al drenaje de la fuente de un JFET es de varios cientos de ohmios. Está claro que incluso cuando la puerta está abierta, la conducción de corriente completa tendrá lugar en el canal. Esencialmente, la cantidad de voltaje de polarización aplicada en ID controla el flujo de los portadores de corriente que pasan por el canal de un JFET. Con un pequeño cambio en el voltaje de la puerta, JFET se puede controlar en cualquier lugar entre la conducción completa y el estado de corte.

JFET de canal P

Tiene una fina capa de material tipo P formada sobre un sustrato tipo N. La siguiente figura muestra la estructura cristalina y el símbolo esquemático de un JFET de canal N. La puerta se forma en la parte superior del canal P con material de tipo N. Al final del canal y la puerta, se adjuntan cables conductores. El resto de los detalles de construcción son similares a los del JFET de canal N.

Normalmente, para el funcionamiento general, el terminal de puerta se hace positivo con respecto al terminal de origen. El tamaño de la capa de agotamiento de la unión PN depende de las fluctuaciones en los valores del voltaje de puerta polarizado inverso. Con un pequeño cambio en el voltaje de la puerta, JFET se puede controlar en cualquier lugar entre la conducción completa y el estado de corte.

Características de salida de JFET

Las características de salida de JFET se dibujan entre la corriente de drenaje (I D ) y el voltaje de la fuente de drenaje (V DS ) a un voltaje de fuente de puerta constante (V GS ) como se muestra en la siguiente figura.

Inicialmente, la corriente de drenaje (I D ) aumenta rápidamente con el voltaje de la fuente de drenaje (V DS ), sin embargo, de repente se vuelve constante a un voltaje conocido como voltaje de pellizco (V P ). Por encima del voltaje de pellizco, el ancho del canal se vuelve tan estrecho que permite que pase una corriente de drenaje muy pequeña. Por lo tanto, la corriente de drenaje (I D ) permanece constante por encima del voltaje de pinzamiento.

Parámetros de JFET

Los principales parámetros de JFET son:

  • Resistencia al drenaje de CA (Rd)
  • Transconductance
  • Factor de amplificación

AC drain resistance (Rd)- Es la relación entre el cambio en el voltaje de la fuente de drenaje (ΔV DS ) y el cambio en la corriente de drenaje (ΔI D ) a un voltaje de puerta-fuente constante. Puede expresarse como,

R d = (ΔV DS ) / (ΔI D ) a constante V GS

Transconductance (gfs)- Es la relación entre el cambio en la corriente de drenaje (ΔI D ) y el cambio en el voltaje de la fuente de compuerta (ΔV GS ) a voltaje constante de drenaje-fuente. Puede expresarse como,

g fs = (ΔI D ) / (ΔV GS ) a constante V DS

Amplification Factor (u)- Es la relación entre el cambio en el voltaje de la fuente de drenaje (ΔV DS ) y el cambio en el voltaje de la fuente de la puerta (ΔV GS ), la corriente de drenaje constante (ΔI D ). Puede expresarse como,

u = (ΔV DS ) / (ΔV GS ) a constante I D