JFET (TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO DE JUNTURA)Es undispositivo electrnico, esto es, un circuito que, segn unos valores elctricos de entrada, reacciona dando unos valores de salida. En el caso de los JFET, al ser transistores de efecto decampo elctrico, estos valores de entrada son lastensiones elctricas, en concreto la tensin entre los terminales S (fuente) y G (puerta), VGS. Segn este valor, la salida del transistor presentar una curva caracterstica que se simplifica definiendo en ella tres zonas con ecuaciones definidas: corte, hmica y saturacin.Fsicamente, un JFET de los denominados "canal P" est formado por una pastilla desemiconductor tipo Pen cuyos extremos se sitan dos patillas de salida (drenador y fuente) flanqueada por dos regiones condopaje de tipo Nen las que se conectan dos terminales conectados entre s (puerta). Al aplicar una tensin positiva VGSentre puerta y fuente, las zonas N crean a su alrededor sendas zonas en las que el paso de electrones (corriente ID) queda cortado, llamadas zonas de exclusin. Cuando esta VGSsobrepasa un valor determinado, las zonas de exclusin se extienden hasta tal punto que el paso de electrones IDentre fuente y drenador queda completamente cortado. A ese valor de VGSse le denomina Vp. Para un JFET "canal N" las zonas p y n se invierten, y las VGSy Vpson negativas, cortndose la corriente para tensiones menores que Vp.As, segn el valor de VGSse definen dos primeras zonas; una activa para tensiones negativas mayores que Vp(puesto que Vpes tambin negativa) y una zona de corte para tensiones menores que Vp. Los distintos valores de la IDen funcin de la VGSvienen dados por una grfica o ecuacin denominada ecuacin de entrada.En la zona activa, al permitirse el paso de corriente, el transistor dar una salida en el circuito que viene definida por la propia IDy la tensin entre el drenador y la fuente VDS. A la grfica o ecuacin que relaciona ests dos variables se le denomina ecuacin de salida, y en ella es donde se distinguen las dos zonas de funcionamiento de activa: hmica y saturacin.

Funcionamiento:

Ecuaciones:Mediante la grfica de entrada del transistor se pueden deducir las expresiones analticas que permiten analizar matemticamente el funcionamiento de este. As, existen diferentes expresiones para las distintas zonas de funcionamiento.Para |VGS| < |Vp| (zona activa), la curva de valores lmite de IDviene dada por la expresin:

Siendo la IDSSla IDde saturacin que atraviesa el transistor para VGS= 0, la cual viene dada por la expresin:

Los puntos incluidos en esta curva representan las IDy VGS(punto de trabajo, Q) en zona de saturacin, mientras que los puntos del rea inferior a sta representan la zona hmica.Para |VGS| > |Vp| (zona de corte):

Ecuacin de salidaEn la grfica de salida se pueden observar con ms detalle los dos estados en los que el JFET permite el paso de corriente. En un primer momento, la IDva aumentando progresivamente segn lo hace la tensin de salida VDS. Esta curva viene dada por la expresin:que suele expresarse como, siendo:Por tanto, en esta zona y a efectos de anlisis, el transistor puede ser sustituido por unaresistenciade valor Ron, con lo que se observa una relacin entre la IDy la VDSdefinida por laLey de Ohm. Esto hace que a esta zona de funcionamiento se le denomina zona hmica.A partir de una determinada VDSla corriente IDdeja de aumentar, quedndose fija en un valor al que se denomina IDde saturacin o IDSAT. El valor de VDSa partir del cual se entra en esta nueva zona de funcionamiento viene dado por la expresin:. Esta IDSAT, caracterstica de cada circuito, puede calcularse mediante la expresin:

Polarizacin:

MOSFET (TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO METAL-OXIDO SEMICONDUCTOR)

Transistorutilizado para amplificar o conmutarsealeselectrnicas. Es el transistor ms utilizado en la industria microelectrnica, ya sea en circuitos analgicos o digitales, aunque eltransistor de unin bipolarfue mucho ms popular en otro tiempo. Prcticamente la totalidad de losmicroprocesadorescomerciales estn basados en transistores MOSFET. El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B). Sin embargo, el sustrato generalmente est conectado internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.El trmino 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el material de la compuerta, que antes era metlico, ahora se construye con una capa desiliciopolicristalino. El aluminio fue el material por excelencia de la compuerta hasta mediados de 1970, cuando elsiliciopolicristalinocomenz a dominar el mercado gracias a su capacidad de formar compuertas auto-alineadas. Las compuertas metlicas estn volviendo a ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de operacin de los transistores sin utilizar componentes metlicos en la compuerta. De manera similar, el 'xido' utilizado como aislante en la compuerta tambin se ha reemplazado por otros materiales con el propsito de obtener canales fuertes con la aplicacin de tensiones ms pequeas.

Modos de operacinEl funcionamiento de un transistor MOSFET se puede dividir en tres diferentes regiones de operacin, dependiendo de las tensiones en sus terminales. En la presente discusin se utiliza un modelo algebraico que es vlido para las tecnologas bsicas antiguas, y se incluye aqu con fines didcticos. En los MOSFET modernos se requieren modelos computacionales que exhiben un comportamiento mucho ms complejo.Para un transistorNMOSdeenriquecimientose tienen las siguientes regiones:Cuando VGS< VthNMOS en modo de corte.La regin blanca indica que no existen portadores libres en esta zona, debido a que los electrones son repelidos del canal.Donde Vthes la tensin de umbral del transistorDe acuerdo con el modelo bsico del transistor, en esta regin el dispositivo se encuentra apagado. No hay conduccin entre el surtidor y el drenador, de modo que el MOSFET se comporta como un interruptor abierto.Un modelo ms exacto considera el efecto de la energa trmica descrita por la distribucin de Boltzmann para las energas de los electrones, en donde se permite que los electrones con alta energa presentes en el surtidor ingresen al canal y fluyan hacia el drenador. Esto ocasiona una corriente subumbral, que es una funcin exponencial de la tensin entre compuerta-surtidor. La corriente subumbral sigue aproximadamente la siguiente ecuacin:

Donde ID0es la corriente que existe cuando VGS= Vth,VT= kT/q es el voltaje trmico,n = 1 + CD/COX Donde CDes la capacidad de la regin de agotamiento, y COXes la capacidad de la capa de xido.REGION LINEAL O OHMNICA:

NMOS en la regin lineal.Se forma un canal de tipo n al lograr la inversin del sustrato, y la corriente fluye de drenador a surtidor.Cuando VGS> Vthy VDS< ( VGS Vth)Al polarizarse la puerta con una tensin mayor que la tensin de umbral, se crea una regin de agotamiento en la regin que separa el surtidor y el drenador. Si esta tensin crece lo suficiente, aparecern portadores minoritarios (huecos en PMOS, electrones en NMOS) en la regin de agotamiento, que darn lugar a un canal de conduccin. El transistor pasa entonces a estado de conduccin, de modo que una diferencia de potencial entre drenador y surtidor dar lugar a una corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensin de compuerta.La corriente que entra por el drenador y sale por el surtidor es modelada por medio de la ecuacin:

Dondees la movilidad efectiva de los portadores de carga,es lacapacidaddel xido por unidad de rea,es el ancho de la compuerta,es la longitud de la compuerta.

Saturacin o activa

NMOS en la regin de saturacin.Al aplicar una tensin de drenador ms alta, los electrones son atrados con ms fuerza hacia el drenador y el canal se deforma.Cuando VGS> Vthy VDS> ( VGS Vth)Cuando la tensin entre drenador y surtidor supera cierto lmite, el canal de conduccin bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanas del drenador y desaparece. La corriente que entra por el drenador y sale por el surtidor no se interrumpe, ya que es debida al campo elctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.En esta regin la corriente de drenador se modela con la siguiente ecuacin: