FET (Transistores de Efecto de Campo)

1. TRANSISTOR FET (Transistor de Efecto de Campo ) Kevin Rivera Andrés S iple Adelaida Gari Jorge Cortés

2. Que es un transistor FET El transistor FET es un dispositivo semiconductor que controla un flujo de corriente por un canal semiconductor, aplicando un campo eléctrico perpendicular a la trayectoria de la corriente . El transistor FET está compuesto de una parte de silicio tipo N, a la cual se le adicionan dos regiones con impurezas tipo P llamadas compuerta ( gate ) y que están unidas entre si.

3. Partes de un transistor FET Los terminales de este tipo de transistor se llaman Drenador ( drain ), Fuente ( source ) y el tercer terminal es la compuerta ( gate ) que ya se conoce. La región que existe entre el drenador y la fuente y que es el camino obligado de los electrones se llama "canal". La corriente circula de Drenaje (D) a Fuente (S).

4. Polarización de un transistor FET Este tipo de transistor se polariza de manera diferente al transistor bipolar. El terminal de drenaje se polariza positivamente con respecto al terminal de fuente ( Vdd ) y la compuerta o gate se polariza negativamente con respecto a la fuente (- Vgg ). A mayor voltaje - Vgg , más angosto es el canal y más difícil para la corriente pasar del terminal  drenador ( drain ) al terminal  fuente o source . La tensión - Vgg para la que el canal  queda cerrado se llama "punch-off" y es diferente para cada FET

5. El transistor de juntura bipolar es un dispositivo operado por corriente y requieren que halla cambios en la corriente de base para producir cambios en la corriente de colector. El transistor  FET es controlado por tensión y los cambios en tensión de la compuerta ( gate ) a fuente ( Vgs ) modifican la región de rarefacción y causan que varíe el ancho del canal.

6. Fundamento de transistores de efecto de campo : Los transistores son tres zonas semiconductoras juntas dopadas alternativamente con purezas donadoras o aceptadoras de electrones.  Su estructura y representación se muestran en la tabla. Modelo de transistor FET canal n Modelo de transistor FET canal p

7. Las uniones Puerta- Drenador y la Surtidor-Puerta están polarizadas en inversa de tal forma que no existe otra corriente que la inversa de saturación de la unión PN. La zona n (en el FET canal n) es pequeña y la amplitud de la zona de deplexión afecta a la longitud efectiva del canal. La longitud de la zona de deplexión y depende de la tensión inversa (tensión de puerta).

8. Curva característica del transistor FET Este gráfico muestra que al aumentar el voltaje Vds (voltaje drenador - fuente), para un Vgs (voltaje de compuerta) fijo, la corriente aumenta rápidamente (se comporta como una resistencia ) hasta llegar a un punto A (voltaje de estricción), desde donde la corriente se mantiene casi constante hasta llegar a un punto B (entra en la región de disrupción o ruptura), desde donde la corriente aumenta rápidamente hasta que el transistor se destruye.

9. Si ahora se repite este gráfico para más de un voltaje de compuerta a surtidor ( Vgs ), se obtiene un conjunto de gráficos. Ver que Vgs es "0" voltios o es una tensión de valor negativo. Si Vds se hace cero por el transistor no circulará ninguna corriente. (ver gráficos a la derecha)

10. Ver gráfico de la curva característica de transferencia de un transistor FET de canal tipo P en el gráfico inferior derecha. La fórmula es: ID = IDSS (1 - [ Vgs / Vgs (off)] ) donde : - IDSS es el valor de corriente cuando la Vgs = 0 - Vgs (off) es el voltaje cuando ya no hay paso de corriente entre drenaje y fuente (ID = 0) - Vgs es el voltaje entre entre la compuerta y la fuente para la que se desea saber ID

11. Entre las principales aplicaciones de este dispositivo podemos destacar : APLICACIÓN PRINCIPAL VENTAJA USOS Aislador o separador (buffer) Impedancia de entrada alta y de salida baja Uso general, equipo de medida, receptores Amplificador de RF Bajo ruido Sintonizadores de FM, equipo para comunicaciones Mezclador Baja distorsión de intermodulación Receptores de FM y TV,equipos para comunicaciones Amplificador con CAG Facilidad para controlar ganancia Receptores, generadores de señales Amplificador cascodo Baja capacidad de entrada Instrumentos de medición, equipos de prueba Troceador Ausencia de deriva Amplificadores de cc, sistemas de control de dirección Resistor variable por voltaje Se controla por voltaje Amplificadores operacionales, órganos electrónicos, controlas de tono Amplificador de baja frecuencia Capacidad pequeña de acoplamiento Audífonos para sordera, transductores inductivos Oscilador Mínima variación de frecuencia Generadores de frecuencia patrón, receptores Circuito MOS digital Pequeño tamaño Integración en gran escala, computadores, memorias

12. Ventajas del FET 1 ) Son dispositivos controlados por tensión con una impedancia de entrada muy elevada (107 a 1012 ohmios). 2) Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT. 3) Los FET son más estables con la temperatura que los BJT. 4) Los FET son más fáciles de fabricar que los BJT pues precisan menos pasos y permiten integrar más dispositivos en un CI. 5) Los FET se comportan como resistencias controlados por tensión para valores pequeños de tensión drenaje-fuente. 6) La alta impedancia de entrada de los FET les permite retener carga el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento. 7) Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes.

13. Desventajas que limitan la utilización de los FET 1 ) Los FET presentan una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacidad de entrada. 2) Los FET presentan una linealidad muy pobre, y en general son menos lineales que los BJT. 3) Los FET se pueden dañar debido a la electricidad estática. En este apartado se estudiarán brevemente las características de ambos dispositivos orientadas principalmente a sus aplicaciones analógicas.

14. Ecuación de Shockley El modelo matemático más empleado en el estudio del diodo es el de  Shockley  (en honor a William Bradford Shockley ) que permite aproximar el comportamiento del diodo en la mayoría de las aplicaciones. La ecuación que liga la intensidad de corriente y la diferencia de potencial es :

15. Donde: I  es la intensidad de la corriente que atraviesa el diodo y  V D  la diferencia de tensión entre sus extremos. I S  es la corriente de saturación ( aproximadamente) q  es la carga del electrón T  es la temperatura absoluta de la unión k  es la constante de Boltzmann n  es el coeficiente de emisión, dependiente del proceso de fabricación del diodo y que suele adoptar valores entre 1 (para el germanio) y del orden de 2 (para el silicio). El término  V D  = kT /q = T/11600  es la tensión debida a la temperatura, del orden de 26 mV  a temperatura ambiente (300 K ó 27 °C).

16. Referencias [ 1]http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Bayesian_probability [ 2]http ://arantxa.ii.uam.es/~jmoreno/razonamiento/tevidencia.htm [ 3]http ://www.eumed.net/libros/2008b/405/El%20concepto%20de%20probabilidad%20subjetiva.htm [ 4]http ://www.uaq.mx/matematicas/estadisticas/xu4.html