TECNICO SUPERIOR
Páginas: 9 (2088 palabras)
Publicado: 25 de noviembre de 2013
TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO
Definición.
El JFET es un dispositivo unipolar, ya que en su funcionamiento sólo intervienen los portadores mayoritarios. Existen 2 tipos de JFET: de "canal N" y "de canal P".
En ambos tipos de JFET, la corriente ID de salida se controla por medio de un voltaje entre la compuerta y el surtidor.
Figura 1 : Símbolos de los transistores JFET, canal N y canal P.Esquema de un JFET.
Al comparar el JFET con el TBJ se aprecia que el drenaje (D) es análogo al colector, en tanto que el surtidor (S) es análogo al emisor. Un tercer contacto, la compuerta (G), es análogo a la base.
Principio de operación del JFET (de canal N).
Al igual que lo que sucede con el TBJ, el FET tiene tres regiones de operación. Estas regiones son:
Zona Lineal.
Zona deSaturación.
Zona de Corte.
Es preciso hacer notar que en este caso, la saturación alude a un fenómeno completamente distinto al de los transistores TBJ.
Zona Lineal.
Si en la estructura de la Figura 1 se aplica una tensión VDS mayor que cero, aparecerá una corriente circulando en el sentido del drenaje al surtidor, corriente que llamaremos ID. El valor de dicha corriente estará limitado por laresistencia del canal N de conducción. En este caso pueden distinguirse dos situaciones, según sea VDS grande o pequeña en comparación con VDS.
Valores pequeños de voltaje VDS.
La figura 3 muestra la situación cuando se polariza la unión GS una tensión negativa, mientras que se aplica una tensión menor entre D y S.
Esquema del transistor de canal N con VGS menor que cero.
Por laterminal de puerta (G) no circula más que la corriente de fuga del diodo GS, que en una primera aproximación podemos considerar despreciable. La corriente ID presenta una doble dependencia:
La corriente ID es directamente proporcional al valor de VDS.
La anchura del canal es proporcional a la diferencia entre VGS y VP. Como ID está limitada por la resistencia del canal, cuanto mayor sea VGS -VP, mayor será la anchura del canal y mayor la corriente obtenida.
Los dos puntos anteriores se recogen en la siguiente expresión:
ID = ( VGS - VP )VDS
Por lo tanto en la región lineal obtenemos una corriente directamente proporcional a VGS y VDS.
Valores altos de VDS.
Para Valores altos de VDS comparables y superiores a VGS, la situación cambia con respecto al caso anterior. Laresistencia del canal se convierte en no lineal, y el JFet pierde su comportamiento óhmico. Veamos por que sucede esto.
Cuando se aplica un voltaje VDS al canal de 5 volts por ejemplo, éste se distribuye a lo largo del canal, es decir, en las proximidades del terminal D, la tensión será de 5 volts, pero a medio camino circulante la corriente habrá reducido su potencial a la mitad (2,5 V), y en el terminalS el voltaje será nulo. Por otra parte, si VGS es negativo (-2 V, por ejemplo), la tensión se distribuirá uniformemente a lo largo de la zona al no existir ninguna corriente (Figura 5).
NOTA: se desprecia la caída de tensión en las zonas situadas por debajo de los contactos.
Esquema del transistor de canal N con VGS = -2V y VDS = 5V.
En las proximidades del terminal S la tensióninversa aplicada es de 2 V, que corresponde con la VGS = -2 V. Sin embargo, conforme nos acercamos a D esta tensión aumenta: en la mitad del canal es de 4.5 V y en D alcanza 7 V. La polarización inversa aplicada al canal no es constante por lo que la anchura de la zona de deplección tampoco lo será (Figura 6). Cuando VDS es pequeña, esta diferencia de anchuras no afecta a la conducción en el canal, perocuando aumenta, la variación en la sección de conducción hace que la corriente de drenaje sea una función no lineal de VDS y que disminuya con respecto a la obtenida sin tener en cuenta este efecto.
Esquema del transistor de canal N en la región de conducción no lineal.
Zona de Saturación.
Si VDS se incrementa más, se llegará a un punto en donde el espesor del canal en el extremo del...
Definición.
El JFET es un dispositivo unipolar, ya que en su funcionamiento sólo intervienen los portadores mayoritarios. Existen 2 tipos de JFET: de "canal N" y "de canal P".
En ambos tipos de JFET, la corriente ID de salida se controla por medio de un voltaje entre la compuerta y el surtidor.
Figura 1 : Símbolos de los transistores JFET, canal N y canal P.Esquema de un JFET.
Al comparar el JFET con el TBJ se aprecia que el drenaje (D) es análogo al colector, en tanto que el surtidor (S) es análogo al emisor. Un tercer contacto, la compuerta (G), es análogo a la base.
Principio de operación del JFET (de canal N).
Al igual que lo que sucede con el TBJ, el FET tiene tres regiones de operación. Estas regiones son:
Zona Lineal.
Zona deSaturación.
Zona de Corte.
Es preciso hacer notar que en este caso, la saturación alude a un fenómeno completamente distinto al de los transistores TBJ.
Zona Lineal.
Si en la estructura de la Figura 1 se aplica una tensión VDS mayor que cero, aparecerá una corriente circulando en el sentido del drenaje al surtidor, corriente que llamaremos ID. El valor de dicha corriente estará limitado por laresistencia del canal N de conducción. En este caso pueden distinguirse dos situaciones, según sea VDS grande o pequeña en comparación con VDS.
Valores pequeños de voltaje VDS.
La figura 3 muestra la situación cuando se polariza la unión GS una tensión negativa, mientras que se aplica una tensión menor entre D y S.
Esquema del transistor de canal N con VGS menor que cero.
Por laterminal de puerta (G) no circula más que la corriente de fuga del diodo GS, que en una primera aproximación podemos considerar despreciable. La corriente ID presenta una doble dependencia:
La corriente ID es directamente proporcional al valor de VDS.
La anchura del canal es proporcional a la diferencia entre VGS y VP. Como ID está limitada por la resistencia del canal, cuanto mayor sea VGS -VP, mayor será la anchura del canal y mayor la corriente obtenida.
Los dos puntos anteriores se recogen en la siguiente expresión:
ID = ( VGS - VP )VDS
Por lo tanto en la región lineal obtenemos una corriente directamente proporcional a VGS y VDS.
Valores altos de VDS.
Para Valores altos de VDS comparables y superiores a VGS, la situación cambia con respecto al caso anterior. Laresistencia del canal se convierte en no lineal, y el JFet pierde su comportamiento óhmico. Veamos por que sucede esto.
Cuando se aplica un voltaje VDS al canal de 5 volts por ejemplo, éste se distribuye a lo largo del canal, es decir, en las proximidades del terminal D, la tensión será de 5 volts, pero a medio camino circulante la corriente habrá reducido su potencial a la mitad (2,5 V), y en el terminalS el voltaje será nulo. Por otra parte, si VGS es negativo (-2 V, por ejemplo), la tensión se distribuirá uniformemente a lo largo de la zona al no existir ninguna corriente (Figura 5).
NOTA: se desprecia la caída de tensión en las zonas situadas por debajo de los contactos.
Esquema del transistor de canal N con VGS = -2V y VDS = 5V.
En las proximidades del terminal S la tensióninversa aplicada es de 2 V, que corresponde con la VGS = -2 V. Sin embargo, conforme nos acercamos a D esta tensión aumenta: en la mitad del canal es de 4.5 V y en D alcanza 7 V. La polarización inversa aplicada al canal no es constante por lo que la anchura de la zona de deplección tampoco lo será (Figura 6). Cuando VDS es pequeña, esta diferencia de anchuras no afecta a la conducción en el canal, perocuando aumenta, la variación en la sección de conducción hace que la corriente de drenaje sea una función no lineal de VDS y que disminuya con respecto a la obtenida sin tener en cuenta este efecto.
Esquema del transistor de canal N en la región de conducción no lineal.
Zona de Saturación.
Si VDS se incrementa más, se llegará a un punto en donde el espesor del canal en el extremo del...
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