TRANSISTORES(DATOS TECNICOS)

JOSE ANGEL FLORES AÑAMURO

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 (gate).

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 JFETexige 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 dispositivoscontrolados 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.

Características eléctricas del JFET

Principio de operación. C-MOS FET es la abreviación de Complementary Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor

ó Complementary MOS FET ó MOSFET complementario. Este circuito es la combinación de un MOSFET de canal P y un MOSFET de canal N. Funcionamiento: - Cuando la entrada tiene un nivel de tensión negativo (L), el MOSFET de canal P conduce y el

MOSFET decanal N no lo hace- Cuando la entrada tiene un nivel de tensión positivo (H), el MOSFET de canal N conduce y el MOSFET decanal P no lo hace

Se puede ver que el funcionamiento de ambos es siempre opuesto. Una característica importante de este circuitos es que la corriente de salida, que se puede considerar relativamente alta, es controlada con facilidad.

Cuando la entrada está en nivel bajo (L), la salida está conectada directamente a la fuente de alimentación a través del MOS FET de canal P y se tiene un nivel alto (H).

Cuando la entrada está en nivel alto (H), la salida está conectada directamente a la tierra a través del MOS FET de canal N y se tiene un nivel bajo (L).

El nivel de salida de la salida es siempre el inverso que el de la entrada (hay inversión de fase). En el circuito C-MOS FET el MOSFET de canal P y el de canal N podrían no iniciar o dejar la

conducción bajo las mismas condiciones, esto debido a que la tensión en la compuerta, que hace que el MOSFET deje de conducir, tiene un valor que va de 1 a 2 voltios.

Esta característica depende de cada MOSFET en particular y es común observar que la corriente de drenaje de un MOSFET es cero (MOSFET en corte) aún cuando la tensión en la compuerta no lo sea.

C-OSFET (Complementary MOS FET)

Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar de 2 maneras diferentes:

- Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común) - Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente

de base. (IP) (modo de iluminación). Se pueden utilizar las dos en forma simultánea, aunque el fototransistor se utiliza

principalmente con la patita de la base sin conectar. (IB = 0) La corriente de base total es igual a corriente de base (modo común) + corriente de base (por

iluminación): IBT = IB + IP Si se desea aumentar la sensibilidad del fototransistor, debido a la baja iluminación, se

puede incrementar la corriente de base (IB), con ayuda de polarización externa El circuito equivalente de unfototransistor, es un transistorcomún con un fotodiodo

 conectado entre la base y el colector, con el cátodo del fotodiodo conectado al colector del transistor y el ánodo a la base.

El fototransistor es muy utilizado para aplicaciones donde la detección de iluminación es muy importante.

Como el fotodiodo, tiene un tiempo de respuesta muy corto, solo que su entrega de corriente eléctrica es mucho mayor.

En el gráfico se puede ver elcircuito equivalente de unfototransistor. Se observa que está compuesto por un fotodiodo y un transistor. La corriente que entrega el fotodiodo (circula hacia la base del transistor) se amplifica β veces, y es la corriente que puede entregar el fototransistor.

FOTOTRANSISTOR

Llamado también transistor de punta de contacto, fue el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.

Transistor de contacto puntual

El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.

La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).

La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor está mucho más contaminado que el colector).

El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.

Transistor de unión bipolar