TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

Transistores de efecto de campo de juntura

JFET - MESFET

Transistores de Efecto de Campo de Compuerta AisladaIGFET o MOSFET

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

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)

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

PN D

S

G G

D

S

N-JFET

V < 0PN

Zona deplección con VGS grande

Flujo electrones

IG=0

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

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

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

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

=

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

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

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

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 <

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

IGFET o MOSFET

Transistores de Efecto de Campode Compuerta Aislada

normalmenteabiertos

enriquecimiento

normalmente en conducción

empobrecimiento

NMOS

MOS de enriquecimiento

MOSFET empobrecimiento

Canal preformado

Normalmente en conducción

Campo eléctrico

vista superior

drenajefuente puerta

canal

nSustrato p

S DG

n

canal

N M O S

enriquecimiento

empobrecimiento

PMOSNMOS

MOSFET enriquecimiento

NMOS ⇒ VT > 0 PMOS ⇒ VT < 0

Normalmente cortado

Normalmente cortado

vGS < VT ⇒ iD = 0 vGS>VT ⇒ iD=f(vGS,vDS)

NMOS ⇒ VT > 0 PMOS ⇒ VT < 0enriquecimiento

( ) 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<< ⇒

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

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

MOSFET empobrecimiento

NMOS

PMOS

V

iD

vGS

P

( )2TSGD VK −≅ vi

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

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)