Explique las diferencias
entre la tecnologia FET y MOSFET presente las principales caracteristicas
eléctricas
1.6- Transistor de
efecto de campo (FET)
Los transistores de efecto de campo o FET (Field Effect Transistor)
son particularmente
interesantes en circuitos integrados y pueden ser de dos tipos:
transistor de efecto de campo de unión o JFET y
transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor (MOSFET). Son dispositivos controlados por tensión con
una altaimpedancia de entrada (1012 ohmios). Ambos dispositivos se utilizan en circuitos digitales y analógicos
comoamplificador o como
conmutador. Sus caracterísitcas eléctricas son similares aunque su tecnología y
estructura física son totalmente diferentes.
Ventajas del FET
1) Son dispositivos
controlados por tensión con una impedancia de entrada muy elevada (107 a 1012 ohmios). 2)
Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT. 3) Los FET son más
estables con la temperatura que los BJT. 4)
Los FET son más fáciles de fabricar que los BJT pues
precisan menos pasos y permiten integrar más dispositivos en un CI. 5)
Los FET se comportan como resistencias controlados por
tensión valores pequeños de tensión drenaje-fuente. 6) La alta impedancia de
entrada de los FET les permite retener carga
el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de
almacenamiento. 7) Los FET de potencia
pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes.
Desventajas
que limitan la utilización de los FET
1) Los FET presentan una respuesta en
frecuencia pobre debido a la alta capacidad de entrada. 2) Los FETpresentan una linealidad muy pobre, y en general son
menos lineales que los BJT. 3) Los FET se pueden
dañar debido a la electricidad estática. En este apartado se estudiarán brevemente las
características de ambos dispositivos orientadas principalmente a sus
aplicaciones analógicas.
1.7.-
Características eléctricas del JFET
El JFET de canal n está
constituido por una barra de silicio de material semiconductor de tipo n con dos regiones (islas)
de material tipo p situadas a ambos lados. Es un elemento tri-terminal cuyos
terminales se denominan drenador (drain), fuente (source) y puerta ().
En la figura 1.10.a se describe un esquema de un JFET de canal n, en la 1.10.b el símbolo de este
dispositivo y en la 1.10.c el símbolo de un JFET de canal P
La polarización de un JFET exige que
las uniones p-n estén inversamente polarizadas. En un JFET de canal n, o NJFET,
la tensión de drenador debe ser mayor que la de la fuente para que exista un
flujo de corriente a través de canal. Además, la
puerta debe tener una tensión más negativa que la fuente para que la unión p-n se encuentre
polarizado inversamente. Ambas polarizaciones se indican en la figura 1.11.
Las curvas de características eléctricas de un JFET son muy similares a las curvas de los transistores bipolares. Sin embargo, los JFET son dispositivos controlados por tensión a
diferencia de los bipolares que son dispositivos controlados por corriente.
Por ello, en el JFET intervienen como parámetros: ID (intensidad
drain o drenador a source o fuente), VGS (tensión gate o puerta a source o
fuente) y VDS (tensión drain o drenador a source o fuente). Se definen cuatro
regiones básicas de operación: corte, lineal, saturación y ruptura. A
continuación se realiza una descripción breve de cada una de estas regiones
para el caso de un NJFET
MOSFET significa “FET de Metal Oxido Semiconductor” o
FET de compuerta aislada. Es un tipo especial detransistor FET que tiene una versión NPN y otra PNP. El NPN es
llamado MOSFET de
canal N y el PNP es llamado MOSFET de
canal P. Una delgada capa de material aislante formada de dióxido de silicio
(SiO2) (también llamada “sílice” o “sílica”) es colocada del lado del
semiconductor y una capa de metal es colocada del lado de la compuerta (GATE)
(ver la figura).
En el MOSFET de canal N la parte “N” está conectado
a la fuente (source) y al drenaje (drain) En el MOSFETde canal P la
parte “P” está conectado a la fuente (source) y al drenaje (drain)
En los transistores
bipolares la corriente que circula por el colector es controlada por
la corriente que circula por la base. Sin embargo en el caso de los
transistores FET, la corriente de salida es controlada por una tensión de entrada (un campo
eléctrico). En este caso no existe corriente de entrada. Los transistores MOSFET se pueden dañar con facilidad y hay que
manipularlos con cuidado. Debido a que la capa de óxido es muy delgada, se
puede destruir con facilidad si hay alta tensión o hay electricidad
estática.
Principio de
operación del MOSFET
Tanto en el MOSFET de canal N o el de canal P, cuando no
se aplica tensión en la compuerta no hay flujo de corriente entre en drenaje
(Drain) y la fuente (Source).
Para que
circule corriente en un MOSFET de
canal N una tensión positiva se debe aplicar en la compuerta. Así los
electrones del canal N de la fuente (source) y el drenaje (Drain) son atraídos
a la compuerta () y pasan por el canal P entre ellos. El movimiento de estos
electrones, crea las condiciones para que aparezca un puente para los
electrones entre el drenaje y la fuente. La amplitud o anchura de este puente
(y la cantidad de corriente) depende o es controlada por la tensión aplicada a
la compuerta.
En el caso
del MOSFET de canal P, se da una situación
similar.
Cuando se
aplica una tensión negativa en
la compuerta, los huecos (ausencia de electrones) del canal P del drenaje y de
la fuente son atraídos hacia la compuerta y pasan a través del canal N que hay
entre ellos, creando un puente entre drenaje y fuente. La amplitud o anchura
del puente (y la cantidad de corriente) depende de la tensión aplicada a la
compuerta. Debido a la delgada capa de óxido que hay entre la compuerta y el semiconductor,
no hay corriente por la compuerta. La corriente que circula
entre drenaje y fuente es controlada por la tensión aplicada a la compuerta.
Nota: El sentido de la corriente
mostrada en los diagramas el es convencional, no la del flujo de electrones.
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