Transistores unipolares

TEMA 4. TRANSISTORES UNIPOLARES.

4.1. Transistores unipolares: JFET y MOSFET.
Los transistores JFET (Junction Field Effect Transistor) y MOSFET (Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor), son dispositivos semiconductores de tres
terminales cuyas corrientes se controlan mediante un campo eléctrico creado por una
tensión aplicada entre dos de sus terminales. Son dispositivoscontrolados por tensión.
Los BJT son dispositivos controlados por corriente
También a diferencia de los BJT los procesos de conducción tienen lugar en ellos
fundamentalmente por los portadores mayoritarios, lo cual da pie a la denominación de
transistores unipolares.
Existen dos tipos básicos de transistores unipolares: FET de unión (JFET) y FET de
puerta aislada (IGFET). Este último tipo se conocemás por las denominaciones: MOS,
MOST o MOSFET. Se usarán las denominaciones FET para el primer tipo y
MOSFET para el segundo.
4.2. El FET.
De cada uno de los dos tipos de transistores unipolares, FET o MOSFET, existen dos
formas básicas: canal n y canal p. Para el estudio del FET se usará un FET canal n.
La figura 4.1 muestra el perfil de la estructura de un
FET canal n, junto con dosfuentes de alimentación
de tensión constante VGG y VDD, y una resistencia RD
que servirán para polarizar el dispositivo.
Un FET canal n es una barra de semiconductor
extrínseco tipo n, en cuyos extremos S y D, terminales
de surtidor y drenador, dispone de contactos
ohmicos. En los laterales de la barra hay dos bloques
de semiconductor extrínseco tipo p+ con contactos
óhmicos cortocircuitadosexternamente, es el terminal
de puerta, G. [pic]
Entre drenador y surtidor existe una diferencia de potencial VDS, y para valores
pequeños de VGG, circulará una corriente IDS cuyo valor estará limitado por la
resistencia externa RD y por la resistencia del cuerpo semiconductor n. Esta corriente la
forman los electrones libres del semiconductor extrínseco n, portadores mayoritarios.
Estosportadores circulan del surtidor hacia el drenador, por ello los nombres que toman
dichos terminales. La corriente de huecos en la barra n se puede obviar por ser
despreciable frente a la de los electrones..
Si se aumenta el valor de la fuente VGG, sin disminuir VDD, disminuye la corriente IDS.
Dado que la unión p-n está polarizada inversamente, la conducción en ella es
despreciable, ladisminución de IDS solo se puede justificar por un aumento de la
resistencia de la barra semiconductora n. Se tratará de analizar en detalle que es lo que
está sucediendo.

[pic]
La pila VGG polariza inversamente la unión p-n. La
zona p+ está mucho más dopada que la zona n (NA >>
ND), la profundidad de la zona de cargas descubiertas
en la zona n será mucho mayor que la profundidad de
la zona decargas descubiertas en la zona p (ln >> lp).
Al aumentar VGG se aumenta la zona de cargas
descubiertas fundamentalmente en la zona n (ln) lo
cual estrecha el canal de conducción en dicha zona
hasta una anchura x, figura 4.2. La disminución de la
sección del canal de conducción aumenta la
resistencia equivalente del cuerpo semiconductor n
Fig. 4.2 y disminuye la corriente de drenador asurtidor, IDS.
Tal como muestran las curvas características de salida del FET canal n 2N3819, figura
4.3, para un valor fijo de VGS, VGS = -VGG, en el intervalo de valores 0V > VGS > -3V al
aumentar VDS paulatinamente desde 0V, en un principio IDS aumenta rápido y con una
dependencia casi lineal con VDS, hasta que se llega a un valor de saturación a partir del
cual casi no aumenta con VDS. Larazón de ello es que los incrementos en la diferencia
de potencial VDS se suman a la diferencia de potencial VGS, dando lugar a una gran
diferencia de potencial negativa puerta-drenador mayor que la diferencia de potencial
puerta-surtidor, el canal de conducción se estrecha más en las proximidades del
drenador que del surtidor, figura 4.2. Para cada valor de VGS existe un valor de VDS
que...