TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO 4...TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO El campo eléctrico generado por...
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TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
Transistores de efecto de campo de juntura
JFET - MESFET
Transistores de Efecto de Campo de Compuerta AisladaIGFET o MOSFET
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TRANSISTORESDE EFECTODE CAMPO
El campo eléctrico generado por la
tensión aplicada al terminal de puerta
controla la corriente drenaje - fuente
canal Ncanal P
Dispositivosunipolares ysimétricos
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G
D
S
iD
+
-
v DS
+
-
vGS
Funcionamiento asimilable al de una fuente de corriente
controlada por tensiónDrenaje y fuente se
distinguen por el sentido de circulaciónde corriente
La tensión puerta-fuente (vGS) modula el ancho del canal y controla la conducción entre
drenaje y fuenteEl terminal de control (puerta)
no maneja corriente salvo pequeñas corrientes de fuga
(IG ≈ 0)
La diferencia entre drenaje y fuente estádeterminada por el
sentido de circulación de corriente
(el drenaje es el terminal por donde ingresa la corriente)
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Opera con la juntura puerta-canal polarizada
inversamente.vGS controla conducción
drenaje-fuente
PVSi <SGv0) >= SDSGD ( f v,vi
0=⇒> DPV Si iv SGtensión de contracción
del canal o de pinch-off
0<PV JFET canal N ⇒vGS ≤ 0NJFET
G
G
S
D
w
2a
2b(x)
puerta P +
canal N
2a
JFET canal N
JFETtransistor de efecto de campo de juntura
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PN D
S
G G
D
S
N-JFET
V < 0PN
Zona deplección con VGS grande
Flujo electrones
IG=0
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zona resistiva u óhmicazona de estrangulación o
saturación del canal0<< SGvPV
0=⇒< DPV iv SGzona de corte
i D
v DS
i D
v DS
v GS
v GS = 0
v GS = - 0,5 V
v GS = - 1 V
v GS = - 1,5 V
v GS = - 4 V
TENSION DRENAJE-FUENTE PEQUEÑASNJFET
IDSS
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2
2 1-
G S D S D SD D S S
P P P
v v vi I
V V V
= − −
zona resistiva u óhmica
( )
1-1
( )1 12
D SD O N
D
G SD O N P D S S
P
vi
vV I
V
r
r
δδ
−
=
= −
D S G S PSi v v V<< −
2 1-
G S D SD DSS
P P
v vi I
V V
≈ −
i D
TENSION DRENAJE-FUENTE PEQUEÑA
iD
vGS
vDS
0<< SGPV v
0>−≤ PSGDS Vvv
NJFET
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zona de estrangulación o saturación del canal o de corriente constante i D
v DS
v GS = 0
v GS = - 0,5 V
v GS = - 1 V
v GS = - 1,5 V
v GS = - 4 V
0P G SV v< < 0DS G S Pv v V≥ − >
.
1
G S
D S D SD S
D DV cte
v vi i
r δ λδ λ
+= =
21D S S G SD
mG S P P
I vigv V Vδδ
= = − −
( ) 1 1 0,05 /D Sv Vλ λ+ ≈ ≤
V
iD
vGS
P
2
1 G SD D S S
P
vi I
V
≅ −
( )2
1 1G SD D S S D S
P
vi I v
Vλ
= − +
IDSS
NJFET
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zona de estrangulación o saturación del canal o de corriente constante i D
v DS
v GS = 0
v GS = - 0,5 V
v GS = - 1 V
v GS = - 1,5 V
v GS = - 4 V
0<< SGPV v 0>−≥ PSGDS Vvv
( )2
1 1G SD DS S DS
P
vi I v
Vλ
= − +
( )
1 1
0, 05 /
D Sv
V
λ
λ
+ ≈
≤
GS
DS
D V cte.
DS
D
1
D S
D S
vi
vi
r
r
δδ
λλ
=
+=
DSS GS
P P
IV V
21m
vg
= − −
V
iD
vGS
P
GSDSS
P
IV
2
1D
vi
≅ −
IDSS
D
GSm
igv
δδ
=
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VGSQ = VGG
VDD
VDD/ R
R
VDD
vovi
+
-
+
-VGG
2
1 QG SD D S S
P
VI I
V
= −
2
1 Q
Q
DD DSD
G SD D S S
P
V viR
VI I
V
−=
= −
Recta de carga
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0<< SGvPV 0>−≤ PVSGDS vv
0<< SGvPV 0>−≥ PVSGDS vv
2SDD
SGSD
vi
vv
2P
SSD
P
VI
V iS
=⇒
−=
Corregir en apunte
Corregir en apunte
Límite continuo entre zona
resistiva y zona de saturación del canal.
Tensiones de rupturaMáxima tensión que se puede aplicar entre dos terminales.
tensión que provoca ruptura por avalancha en la juntura
iD
vDS
NJFET
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PSG VSi << v0 0) <= SDSGD ( f v,vi
0=⇒> DPSG V Si iv
PJFET JFET canal P ⇒ VP ≥ 0
Puerta polarizada inversamente ⇒ vGS ≥ 0
P-JFETD
S
G G
D
SV > 0PP
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0N NP GSSi V v< < 0
P PGS PSi v V< <conducción
D S G S Pv v V<< − 2 1 G S D SD D S S
P P
v vi I
V V
≈ −
( )D ONr
DS G S Pv v V≥ −
2
1 GSD DSS
P
vi IV
≅ −
21D S S G S
mP P
I vg
V V
= −
1 D SD S
D
vi
r λλ
+=
V
iD
vGS
P
0G S P
D
v V
i
>
=
corte P-JFETD
S
G G
D
S0PPV >
D
S
G G
D
S
N-JFET
0NPV <
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MESFETtransistor de efecto de campo de juntura metal-semiconductor
Canal:semiconductor compuesto (ArGa)
Puerta: metalInterfase puerta canal:
unión Schottky
ArGan
n+
n+D
G
S
Electronescon alta
movilidad
Dispositivos de alta velocidad
Funcionamiento similar a JFET
Conduce con vGS=0 VT entre –3V y –0,3V
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IGFET o MOSFET
Transistores de Efecto de Campode Compuerta Aislada
normalmenteabiertos
enriquecimiento
normalmente en conducción
empobrecimiento
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NMOS
MOS de enriquecimiento
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MOSFET empobrecimiento
Canal preformado
Normalmente en conducción
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Campo eléctrico
vista superior
drenajefuente puerta
canal
nSustrato p
S DG
n
canal
N M O S
enriquecimiento
empobrecimiento
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PMOSNMOS
MOSFET enriquecimiento
NMOS ⇒ VT > 0 PMOS ⇒ VT < 0
Normalmente cortado
Normalmente cortado
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vGS < VT ⇒ iD = 0 vGS>VT ⇒ iD=f(vGS,vDS)
NMOS ⇒ VT > 0 PMOS ⇒ VT < 0enriquecimiento
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( ) 212 -2D GS T DS DSi K v V v v = −
( ) 212 -2D N ox GS T DS DS
Wi C v V v vL
µ = −
vGS > VT
NMOS ⇒ VT > 0
vDS < vGS - VT
zona resistiva u óhmica
iD
vGS
TENSION DRENAJE-FUENTE PEQUEÑAS
vDS
( )[ ] 1−−=δδ
= TGScte.VD
DSON V2K
SG
r vi
v
enriquecimiento
( )2 -D GS T DSi K v V v≅
-DS GS Tv v V<< ⇒
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vGS>VT vDS >vGS–VT
.
1
G S
D S D SD S
D DV cte
v vi i
r δ λδ λ
+= =
( ) ( )SDTSGD VK vvi λ+−= 12
zona de estrangulación o saturación del canalo de corriente constante enriquecimiento
( )2Dm G S T Q
G S Q
ig K v Vvδδ
= = −
VT
i D
vGS
QIDQ
VGSQ
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Si vGS > VT
depende de la geometría
=
LWCµK oxN
depende de la tecnología
si vDS > vGS – VT
( )2TSGD VK −≅ vi
conducción
( )[ ]DSTGSD V-K vvi 2=
si vDS < vGS – VTNMOS
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MOSFET empobrecimiento
NMOS
PMOS
V
iD
vGS
P
( )2TSGD VK −≅ vi
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Compensaciónde efectos
Dependencia de la Temperatura
( ) ( ) Cº%
DR
TT 0,7TT
R↓⇒
µ=µ i
5,1
movilidad de portadores
iD → disminuye
VP disminuye si aumenta T
iD → aumenta
CºmV-2,2varíaVP ≈
GSmD vgi ∆=∆Si
deriva nula
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Limitaciones de potenciaPotencia = iD v DS ≤ PMAX
Datos fabricante
JFET IDSS ,VP
PMÄX
BVGSO, BVDSO
MOSFET VT , K (iD@vGS)PMÄX
BVGSO, BVDSO
JFET: tensión pico inverso juntura BVGSO = BVGDO (30 a 50V)
MOSFET: tensión de ruptura del aislanteBVGSO = BVGDO (100V o más)
Tensiones de RupturaBVDSO
JFET (20 a 40V)
MOSFET (≥30)