Fets

TEMA 7 TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO
(Guía de Clases)

Asignatura: Dispositivos Electrónicos I Dpto. Tecnología Electrónica

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS Símbolos de los JFET Esquema básico de polarización Curvas características

ZONAS DE FUNCIONAMIENTO Región óhmica Región de contracción Región de saturación Región de corte Región de ruptura

EL TRANSISTORMOS: ESTRUCTURA Y TIPOS

CURVAS CARACTERÍSTICAS

SÍMBOLOS GRÁFICOS

EL MOS EN CONMUTACIÓN

INVERSORES MOS Y CMOS

Transistores de efecto campo. Guía de clases

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INTRODUCCIÓN Transistor de efecto de campo (FET) son dispositivos semiconductores donde el control de la corriente se realiza mediante un campo eléctrico. Tienen las siguientes características: Dispositivo unipolar: unúnico 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)

Existen dos tipos de transistores de efecto campo: De unión: JFET o simplemente FET De puerta aislada: IGFET, MOS, MOST o MOSFET

Estructura de los JFET Barra semiconductoracon 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 (D), Puerta (G), y Canal (región situada entre las dos difusiones de puerta La tensión puerta surtidor (VGS) polariza inversamente las uniones

La corriente entre Drenador (D) y Fuente (S) se controla mediante el campo creado porla polarización inversa aplicada a la puerta (G). ANOTACIONES

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JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS

Símbolos de los JFET:

D G S Canal N Canal P G

D

S

Esquema básico de polarización:

+ IG + VGG VGS _ _ ID VDS IS VDD

Para canal P el esquema es idéntico con polaridades invertidas

ANOTACIONES

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Curvas características: ID = f (VDS, VGS)

Para VGS = 0: • • • • VDS pequeña ( resistencia pequeña y aproximadamente constante => comportamiento aproximadamente lineal => REGIÓN ÓHMICA VDS cercana a VP : canal se va cerrando por un punto y la resistencia aumenta con la tensión => comportamiento no lineal => REGIÓN DE CONTRACCIÓN VDS > VP : La resistencia rds es grandey aproximadamente constante => JFET fuente de corriente => REGIÓN DE SATURACIÓN VDS muy elevada: Conducción inversa en las uniones, ID se dispara y se produce fácilmente la destrucción del JFET => REGIÓN DE RUPTURA

ANOTACIONES

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ZONAS DE FUNCIONAMIENTO
ÓHMICA: |VDS| < ||Vp| - |VGS||

ID

CONTRACCIÓN: |VDS| ≈ ||Vp| - |VGS||SATURACIÓN: |VDS| > ||Vp| - |VGS|| VGS = 0

RUPTURA: VDS elevada

|VGS|= |Vp|

VDS

CORTE: |VGS| > |Vp|

Región óhmica Valores pequeños de VDS |VDS| < | |Vp| – |VGS| |

Resistencia óhmica: rds =

L 1 q. N D . µ n 2ac

Valores usuales de la resistencia: de 100 Ω a 100 KΩ -> rds > Rcesat (transistor bipolar) ID = f(VDS) -> función lineal Cada VGS define un valor de resistencia distintoANOTACIONES

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Región de contracción |VDS| ≈ | |Vp| – |VGS| | Al elevar VDS, ID deja de crecer linealmente -> se entra en la zona de contracción.

Cálculo de la tensión de contracción Vp

NA >> ND => wn ≈ w >> wp w(x) = a – b(x) =

Vj = Vo + VI = (q ND w2)/(2ε)

2ε (V + V ( x)) q. N D o

Si b = δ ≈ 0 (estrangulamiento) y Vo ID = 0=> Vo + V(x) = |VGS|, independiente de x

a−b=

b⎞ 2ε 2ε ⎛ 2 VGS ⇒ ( a − b) = VGS ⇒ VGS = ⎜ 1 − ⎟ V p ⎝ a⎠ q. N D q. N D
2

ANOTACIONES

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Región de saturación |VDS| > | |Vp| – |VGS| | La anchura mínima del canal es δ. Al aumentar más la tensión entre drenador y fuente VDS, δ permanece constante y aumenta L’ y se entra en la zona...