transistor efecto de campo

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

ELTRANSISTOR MOS: ESTRUCTURA Y TIPOS

CURVAS CARACTERÍSTICAS

SÍMBOLOS GRÁFICOS

EL MOS EN CONMUTACIÓN

INVERSORES MOS Y CMOS

Transistores de efecto campo. Guía de clases

pg. 1

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: un único 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 MOSFETEstructura de los JFET
-

Barra semiconductora con 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

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

pg. 2

Transistores de efecto campo. Guía de clases

JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS

Símbolos de los JFET:

D

D

G

G
S

S

Canal N

Canal P

Esquema básico de polarización:

+
IG

ID
+

VGG

VDS
VDD

IS

VGS
__

Para canal P el esquema es idéntico con polaridades invertidas

ANOTACIONES

Transistores de efecto campo. Guía de clases

pg. 3

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 laresistencia aumenta con la tensión =>
comportamiento no lineal => REGIÓN DE CONTRACCIÓN

•

VDS > VP : La resistencia rds es grande y 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

pg. 4

Transistoresde efecto campo. Guía de clases

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

ID

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

RUPTURA:
VDS elevada

|VGS|= |Vp|

CORTE: |VGS| > |Vp|

Región óhmica
|VDS| < | |Vp| – |VGS| |

Valores pequeños de VDS

Resistencia óhmica: rds =

L
1
q. N D . µ n 2ac

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

ANOTACIONES

VDS

pg. 5

Transistores de efecto campo. Guía de clases

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 contracciónVp

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

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

a−b=

ANOTACIONES

pg. 6

Transistores de efecto campo. Guía de clases

Región de saturación...