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Transistor de efecto de campo

Transistor de efecto de campo. Electrónica I. Características. 1. Su operación depende del flujo de portadores mayoritarios solamente. 2. Es más sencillo de fabricar y ocupa menos espacio en forma integrada. 3. Exhibe una gran resistencia de entrada, típicamente de muchos megaOhms.

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Transistor de efecto de campo

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Presentation Transcript

  1. Transistor de efecto de campo Electrónica I

  2. Características 1. Su operación depende del flujo de portadores mayoritarios solamente. 2. Es más sencillo de fabricar y ocupa menos espacio en forma integrada. 3. Exhibe una gran resistencia de entrada, típicamente de muchos megaOhms. 4. Es menos ruidosa que el transistor bipolar. 5. No exhibe voltaje offset a corriente de drenaje cero, y por tanto lo hace un excelente recortador de señales.

  3. Construcción El FET consiste de una región de tipo n la cual tiene es su parte media dos regiones de tipo p. Una terminal de la región n se llama Fuente (Sourse) y la opuesta Drenaje (Drain). Las regiones tipo p están conectadas. La terminar de las regiones p se llama Compuerta (Gate). Drenaje (D) Contactos óhmicos Canal-n n p p Compuerta (G) Región de agotamiento Fuente (S)

  4. VGS = 0 y VDS > 0 D + ID Región de agotamiento VDS n G p p VDD S IS -

  5. Potencial dentro de FET

  6. Nivel de saturación Voltaje de estrechamiento VP (pinch-off) Para VDS>VP en FET tiene características de fuente de corriente con ID = IDSS.

  7. VGS < 0 El nivel de VGS que da como resultado ID = 0 mA se encuentra definido por VGS = VP siendo VP un valor negativo para los dispositivos de canal-n y un voltaje positivo para los FET de canal-p.

  8. Características de FET de canal-n

  9. Resistor controlado por voltaje La pendiente de las curvas en la región óhmica es función del voltaje VGS, por tanto es un resistor controlado por voltaje. Donde ro es la resistencia con VGS = 0.

  10. Dispositivos de canal-p Los voltajes de las fuentes se invierten para el FET de canal-p. Las corrientes se definen sentido contrario.

  11. Características del FET canal-p La corriente en la región de ruptura está limitada solo por el circuito externo.

  12. Símbolos FET canal-n FET canal-p

  13. Resumen

  14. Características de transferencia La relación entre ID y VGS está definida por la ecuación de Shockley. Las características de transferencia definidas por esta ecuación no se ven afectadas por la red en la cual se utiliza el dispositivo.

  15. La gráfica muestra que existe una relación parabólica entre ID y VGS.

  16. Aplicaciones de la ecuación de Shockley Para las curvas anteriores podemos obtener: Con VGS = VP ID = 0 Con VGS = -1 V

  17. La relación inversa de la ecuación de Shockley se obtiene con facilidad Para ID = 4.5 mA, IDSS = 8 mA y VP = -4 V, se obtiene

  18. Método manual rápido Tomando VGS = VP/2 se obtiene un valor para ID = IDSS/4 Con ID = IDSS / 2 se obtiene un valor para VGS = VP ( 0.293) Más los puntos VGS = 0, ID = IDSS, y VGS = VP , ID = 0.

  19. Ejemplo Trazar la curva para un FET de canal-p definida por IDSS = 4 mA y VP = 3V

  20. Ejemplo Trazar la curva definida por IDSS = 12 mA y VP = -6V

  21. Hojas de especificación

  22. Valores máximos

  23. Área de operación

  24. Trazador de curvas

  25. Comparación con el BJT ID = IDSS(1 – VGS/VP)2IC = bIB ID = ISIE = IC IG = 0 VBE = 0.7V

  26. MOSFET de tipo decremental No existe conexión eléctrica entre la compuerta y el canal de MOSFET. Se debe a la capa aislante SiO2 explica la alta impedancia de entrada.

  27. Operación básica Aplicando 0V entre compuerta y fuente, se obtiene una corriente IDSS entre drenaje y fuente.

  28. Características de transferencia

  29. Reducción de portadores libre sen el canal debido al potencial negativo en la terminal de la compuerta. Si aplicamos un potencial positivo en la compuerta, se atraerán nuevos portadores desde el sustrato lo cual incrementará la corriente (región incremental).

  30. Ejemplo

  31. MOSFET de tipo decremental de canal-p Las corrientes y voltajes se invierten respecto al de cana-n.

  32. Símbolos

  33. Hojas de datos

  34. MOSFET de tipo incremental El MOSFET de tipo incremental se diferencia del decremental en que no tiene canal entre la fuente y el drenaje, solo tiene sustrato.

  35. Funcionamiento Al aplicar un voltaje positivo entre compuerta y drenaje se inducirá carga negativa en la región cercana a la capa de óxido, produciendo un canal de portadores n. El voltaje necesario para producir este canal se llama voltaje umbral VT (threshold)

  36. Voltaje de saturación Si se mantiene VGS constante y se aumenta VDS se llegará a tener un estrechamiento en el canal inducido. El voltaje de saturación está dado por: VDSsat = VGS – VT

  37. Curvas características

  38. Característica corriente voltaje Laq característica corriente voltaje en un MOSFET de tipo incremental esta dada por: ID = k(VGS – VT)2 El valor de k depende del fabricante y puede calcularse de: k = IDencendido / (VGSencendido – VT)2 Donde los valores de encendido son dados para un punto particular de las curvas del MOSFET. Para las curvas anteriores si IDencendido = 10 mA y VGSencendido = 8 V, entonces ID = 0.278(VGS – VT)2 Con VGS = 4V, se encuentra ID = 1.11 mA

  39. Características de transferencia

  40. Símbolos

  41. Especificaciones

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