introducción a la...
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Introducción a la Introducción a la Electrónica
Transistores de efecto de campo
Introducción a la Electrónica
CaracterísticasCaracterísticas
La corriente es controlada a travez de un campo peléctrico establecido por el voltaje aplicado en el terminal de control.
En los FET la corriente es conducida por un unico tipo de portador (electrones o lagunas).
En los 60’s se fabricaron los primeros transistores FET.
L FET d t ñ d id ( hLos FET son de tamaño muy reducido (mucho menor que los transistores bipolares).
El proceso de fabricación es muy sencilloEl proceso de fabricación es muy sencillo.
Su uso esta muy expandido en circuitos integrados.
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Familias de FETsFamilias de FETs
MOSFET de enriquecimientoq
MOSFET de empobrecimiento
JFET: FET de junturaj
CMOS
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MOSFETMOSFET
MOSFET canal-N
o de enriquecimento
SiO2 – Dioxido de silicio (aislante)
Substrato-source – JUNTURA PNSubstrato-drain – JUNTURA PN
Substrato
Source Drain
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MOSFET – canal NMOSFET canal N
Si Vgs es positivo, las lagunas son repelidas por el campo ubicado en la región del susbstrato que
t d b j d lse encuentra debajo del gate dejando una región de depleción
En la zona de depleción quedan portadores de carga negativos sin neutralizar.
U ió N t l d i lUna región N que conecta el drain y el source es creada.
Si se aplica un voltaje entre source-drain, existe un flujo de corriente en el canal N i d id
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inducido
Operación en la región resistivaOperación en la región resistiva
El voltaje Vgs minimo que crea un canal para la circulación de corriente se j g q pdenomina tensión de umbral (threshold voltage) Vt
Vgs
L t i V t l t é
Al incrementarse Vgs, mas electrones hay disponibles
La tension Vgs controla a través del campo eléctrico la cantidad de carga en el canal inducido
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para la conduccion de corriente
Conducción en MOSFETsConducción en MOSFETsVgs=0
Vds>0Vds>0
Junturas PN en inversa: Id=0
Vgs>0
Vds=0
El potencial positivo atrae electrones que se
l d b jacumulan debajo de la capa de oxido -> Se crea
l N
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un canal N
Conducción en MOSFETs Conducción en MOSFETs Si Vgs se sigue aumentando, se ,produce el proceso de inversión (los portadores n pasan a ser mayoritarios dentro del canal)
Vgs>Vt (voltage deVgs>Vt (voltage de umbral)
Si Vgs>Vt y VdsSi Vgs>Vt y Vds se incrementa, la capa de depleción del drain aumenta
Si se continua aumentando Vds, el canal finalmente se corta. Esta tensión se
del drain aumenta.
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,denomina Tension de pinch-off (Vp). La corriente se mantiene constante
Hacia la region de saturaciónHacia la region de saturación
Incrementando Vds el canal se deforma
Pi h ff
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Pinch-off
Conducción en MOSFETsConducción en MOSFETs
Región triodo: Vgs>VtRegión de saturaciónRegión de saturación
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Corriente de drainCorriente de drainLa carga en la porción dx del canal es:
Capacitor de placasCapacitor de placas paralelas formado entre el canal y el electrodo de gate Permitividad oxido de silicio
E d l d id d ili iEspesor de la capa de oxido de silicioCampo eléctrico creado por V(x)
l E d l d l i tel campo E produce el desplazamiento de los electrones hacia el drain
Considerando que la corriente es
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constante en todos los puntos del canal
Corriente de drainCorriente de drain
Reordenando los terminos de la ecuación y resolviendo un par de integrales, se obtiene:
Región Triodog
Región de saturación
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MOSFET de enriquecimientoMOSFET de enriquecimiento
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Ecuaciones – Región triodoEcuaciones Región triodo
El FET se comporta puna resistencia controlada por tensión
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Ecuaciones – Región saturaciónEcuaciones Región saturación
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Modelo equivalenteModelo equivalente
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CANAL N vs CANAL PCANAL N vs CANAL P
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MOSFET de empobrecimientoMOSFET de empobrecimiento
Existe un canal entre el drain y el source.
En el caso de un MOSFET canal N, existe un canal de material N entre el drain y el source
Puede operar como un MOSFET de enriquecimientoPuede operar como un MOSFET de enriquecimiento
MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO(DEPLETION)
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(DEPLETION)
MOSFET de empobrecimiento MOSFET de empobrecimiento
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Canal N y Canal PCanal N y Canal P
Cada curva corta el eje Vgs en el valor de Vt que corresponda
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Polarización de MOSFETSPolarización de MOSFETS
Id=0.4ma, Vd=+1v
NMOS con:
W=
t ió
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saturación
Polarización - 2Polarización 2
Parámetros NMOS
Si Id=0.4mAHallar R, Vd
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Polarización 3Polarización 3Parámetros:
Hallar corrientes y tensiones en el circuito
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Polarización 4Polarización 4
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AmplificadoresAmplificadores
Para reducir la distorsión no lineal, la senalde entrada debe ser pequeña p q
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AmplificadoresAmplificadores
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Amplificadores - EjemploAmplificadores EjemploParámetros
Hallar-Ganancia de tensión-Impedancia de entradaImpedancia de entrada-Impedancia de salida
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Configuraciones básicasConfiguraciones básicas
Source comúngate común drain común
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JFETJFET
Es un dispositivo formado por un canal de material semiconductor por el cual fluye una corriente.
La corriente puede ser controlada por medio de las tensiones Vds y Vgstensiones Vds y Vgs.
El jfet presenta una elevada impedancia de entrada (mayor que el transistor bipolar).
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JFET – Principio de operaciónJFET Principio de operación
Para Vgs=0 y Vds>0, existe circulación de corriente entredrain y source (Id).
Si Vgs<0, el canal comienzag ,a reducirse, su resistencia aumenta y la corriente Id disminuye.
Para Vds pequeno, el canales de tamano uniforme. El JFET opera como una resistencia cuyo valor
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se ajusta variando Vgs
JFET – Principio de operaciónJFET Principio de operación
Si se continua incrementandola tensión Vgs, la capa de depleción se sigue ensanchando.
Existe un valor de Vgs donde elcanal desaparece.Esta el la tensión Vgs de pinch-off
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JFET - Principio de operaciónJFET Principio de operación
|Vgs|<Vp.
Si se incrementa Vds laSi se incrementa Vds, la capa de depleción se ensancha.El canal tiene una formaEl canal tiene una formano-uniforme (embudo).
Si se continua aumentando Vds, el canal se corta.
La corriente de drain se satura
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JFET – Tensión y corrienteJFET Tensión y corriente
Las ecuaciones son similares al MOSFET de empobrecimiento
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