MOSFET AMPLIFICADOR COMUN


(IZTAPALAPA)


INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA



ELECTRÓNICA II



PRÁCTICA # 1



AMPLIFICADOR FUENTE COMÚN



29 - ENERO - 2013

Objetivos.
a) Entender la operación de los MOSFET´s.
b) Medir las características corriente – voltaje de un MOSFET
c) Estudiar las características de un amplificador MOSFET fuente común.
Marco teórico.
MOSFET
El transistor de efecto de campometal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de losmicroprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.
Los MOSFET de enriquecimiento se basan en la creación de un canal entre el drenador y el surtidor, al aplicar una tensión en la compuerta. La tensión de la compuerta atrae portadores minoritarios hacia el canal, de manera que se forma una región de inversión, es decir, una región con dopado opuesto al que tenía el sustratooriginalmente. El término enriquecimiento hace referencia al incremento de la conductividad eléctrica debido a un aumento de la cantidad de portadores de carga en la región correspondiente al canal. El canal puede formarse con un incremento en la concentración de electrones (en un nMOSFET o NMOS), o huecos (en un pMOSFET o PMOS).

Ilustración 1. MOSFET.
El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminalesllamadas surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B), el sustrato generalmente está conectado internamente a la terminal del surtidor
Para un transistor NMOS de enriquecimiento se tienen las siguientes regiones:
Corte
NMOS en modo de corte. La región blanca indica que no existen portadores libres en esta zona, debido a que los electrones son repelidos del canal.
Cuando VGS De acuerdo con el modelo básico del transistor, en esta región el dispositivo se encuentra apagado. No hay conducción entre el surtidor y el drenador, de modo que el MOSFET se comporta como un interruptor abierto.
Región líneal:
NMOS en la región lineal. Se forma un canal de tipo n al lograr la inversión del sustrato, y la corrientefluye de drenador a surtidor.
Cuando VGS > Vt y VDS < (VGS – Vt )
Al polarizarse la puerta con una tensión mayor que la tensión de umbral, se crea una región de agotamiento en la región que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente, aparecerán portadores minoritarios (huecos en PMOS, electrones en NMOS) en la región de agotamiento, que darán lugar a un canal deconducción. El transistor pasa entonces a estado de conducción, de modo que una diferencia de potencial entre fuente y drenador dará lugar a una corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensión de compuerta.
La corriente entre el drenador y el surtidor es modelada por medio de la ecuación

Donde es la movilidad efectiva de los portadores de carga,
: es el ancho decompuerta,
: es la longitud de compuerta y
: es la capacitancia del óxido por unidad de área.

Saturación
NMOS en la región de saturación. Al aplicar una tensión de drenador más alta, los electrones son atraídos con más fuerza hacia el drenador y el canal se deforma.
Cuando VGS > Vt y VDS > ( VGS – Vt )
Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducciónbajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece. La corriente entre fuente y drenador no se interrumpe, ya que es debido al campo eléctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.
En esta región la corriente de drenador se modela con la siguiente ecuación:

Estas ecuaciones son un modelo sencillo de...

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