Electronica

1. TRANSISTOR JFET
1.1 INTRODUCCIÓN El JFET es un dispositivo semiconductor en el que la corriente fluye por una zona denominada canal que une los terminales fuente y drenador. Esta corriente se controla mediante un campo eléctrico originado por una tensión aplicada en un tercer terminal denominado puerta. Vamos a describir la estructura, funcionamiento, parámetros estáticos y relacióncorriente/tensión de un JFET de canal n.

1.2 ESTRUCTURA
En la figura 1 puede observarse su estructura típica, representación unidimensional y símbolo de circuito. Según puede verse en la figura 1.b, se parte de una barra (canal) de material semiconductor tipo n en que se construyen dos contactos óhmicos en sus extremos (fuente y drenador). • • • La fuente es el terminal S, a través del cual losportadores mayoritarios entran en la barra. El drenador es el terminal D, a través del cual los portadores mayoritarios salen de la barra. El canal es la porción de material semiconductor (en este caso, tipo n) a través del cual los portadores se mueven desde la fuente al drenador.

Si se establece una tensión de alimentación VDS entre los extremos, se consigue hace circular una corriente a lo largo dela barra. Esta corriente está constituida por portadores mayoritarios (en este caso e-). En los otros dos lados de la barra se forman dos regiones fuertemente dopadas con impurezas aceptadoras. Estas regiones se denominan puertas (G). Entre la puerta y la fuente se aplica una tensión VGS que polariza inversamente la unión pn entre la puerta y el canal (IG ≈ 0) En un JFET de canal n: • • • • VDS >0 VGS < 0 ID > 0 (entrante) IS < 0 (saliente)

Puesto que IG ≈ 0  ID ≈ -IS Para un JFET de canal p basta con cambiar el sentido de las inecuaciones.

1.3 FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento de un transistor JFET se basa en la modulación de la conductividad del canal por medio de la polarización inversa de la unión pn entre la puerta y el canal. Al encontrarse el canal mucho menos impurificadoque la puerta, la zona de deplexión se extenderá prácticamente sólo al canal, de esta forma, la anchura efectiva (sección conductora) del canal será tanto menor cuanto mayor sea la polarización inversa. La modulación de la anchura de la zona de deplexión, y por tanto del canal, se realiza a través de dos tensiones: • • VGS: el aumento de la zona de deplexión (estrechamiento del canal) se producede manera uniforme a lo largo de las puertas. VDS: el aumento de la zona de deplexión (estrechamiento del canal) se produce en las proximidades del drenador.

Tal y como se verá posteriormente, un valor límite de VGS que estrangule el canal de manera uniforme, provoca la ausencia de corriente en el mismo: I D = 0. Sin embargo, curiosamente, un valor límite de VDS que estrangule el canal en lasproximidades del drenador, provoca la entrada en saturación del transistor: ID = ID,sat A continuación, vamos a realizar un análisis cualitativo del funcionamiento del JFET para distintos valores de VGS y VDS. • VGS = 0 o VDS = 0  El transistor se encuentra en equilibrio (ID = 0). El canal entre las dos uniones pn puerta-canal está totalmente abierto. CORTE. o VDS pequeñas  Empezará a circularuna corriente ID que será pequeña. La caída de tensión producida por ID a lo largo del canal también será pequeña y no influirá en la polarización inversa de las uniones pn puertacanal. En estas condiciones, el canal está abierto y ID α VDS, siendo la constante de proporcionalidad la conductancia del canal (figuras 2b y 3a). Por lo tanto, el canal de tipo n actúa como una resistencia. ZONA ÓHMICA(REGIÓN LINEAL). o VDS moderadas  La corriente ID aumenta. La caída óhmica de tensión a lo largo del canal será apreciable (figura 2c). Esta caída óhmica de tensión polariza inversamente la uniones pn puerta-canal, con lo que el canal empezará a estrecharse (figura 2d). Esta contracción del canal no es uniforme, sino que tiene lugar en las proximidades del drenador, por ser dichos puntos los que...