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TRANSISTORES (Panorámica) NPN

Bipolares (BJT)

Dispositivos de puerta de unión

PNP

Canal N (JFET-N)

Transistores

Unión Canal P (JFET-P) Efecto de campo (FET)

Metal-óxidosemiconductor (MOS)

Canal N (MOSFET-N) Canal P (MOSFET-P) Dispositivos de puerta aislada

* BJT : Bipolar Junction Transistor * FET : Field Effect Transistor

Estructura del Transistor MOS

Estructura SiO2

Metal

S

Contactos metálicos

G

N+ P-

D

Nombre S

Metal

G D

Óxido

N+

Semiconductor

+

Substrato B Símbolo G

D

Símbolo

El Substrato B generalmente se conecta a la Fuente S

Substrato S MOSFET de enriquecimiento

D

G

S MOSFET de enriquecimiento de canal P

(acumulación) de canal N

1

Principio de funcionamiento del MOSFET

G S ++ ++ - +

-

+

+

+

N+ P-

D -

N+

Zona de transición (con carga espacial) V1

+

Substrato

G

S +++ ++ +++ ++ --

N+

V2 > V1

-

-- --

-

-

N+ -P-

D

Se empieza a formar una capa de electrones (minoritarios del substrato)

+

Substrato

Principio de funcionamiento del MOSFET

G S ++++ ++++ N+ -- -- -- -P-

D N+

V3 = V TH > V2 +

Substrato

Esta capa de minoritarios es llamada “capa de inversión”

Esta capa es una zona de transición (no tiene casi portadores de carga)

Cuando la concentración de los electrones en la capa formada es igual a la concentración de los huecos de la zona del substrato alejada de la puerta, diremos que empieza la inversión. Se ha creado artificialmente una zona N tan dopada como la zona P del substrato. La tensión a la que esto ocurre es llamada “tensión umbral” (“threshold voltage”), VTH.

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Principio de funcionamiento del MOSFET

G S +++++ +++++

Situación con tensión mayor que la de umbral

N+ -- - -- -- - -PVDS

ID

D N+ V4 > V TH P

Substrato

G S +++++ +++++ - - - - - - - - -

N+ P-

•Conectamos la fuente al substrato.

D VGS

N+

¿Cómo es la corriente de drenador?

Substrato

VDS 0

•Conectamos una fuente de tensión entre los terminales fuente y drenador.

ID 0

G S +++++ +++++ N+ -- - -- -- - -P-

Principio de funcionamiento del MOSFET

D N+

VGS

Substrato

•El canal se empieza a contraer según aumenta la tensión VDS.

•Existe un canal entre drenador y fuente constituido por la capa de inversión que se ha formado. •Con tensiones VDS pequeñas (VDS1 ID

G S +++++ +++++ - - -------

N+ P-

D VGS

N+

Principio de funcionamiento del MOSFET •El canal formado se contrae totalmente cuando VDS = VDSPO.

VDS3 >VDSPO

Substrato

ID

•Cuando VDS > VDSPO, el MOSFET se comporta como una fuente de corriente.

G S +++++ +++++ - - -------

N+ P-

D VGS

N+

Substrato

Principio de funcionamiento del MOSFET VDS2 > VDS1

VDS1

ID0

ID0

G

S N+ P-

D N+

Substrato

S

G

N+ P-

D N+

Substrato

Si VGS = 0, la corriente de drenador es prácticamente nula. En general, si VGS = VT, Id = K (Vgs – VT)2

K=(W/L)* KP/2 (mA/V2)

Vds > Vds crit Vds crit = Vgs – VT

Región Óhmica

Parámetro del dispositivo

W = ancho del canal L= longitud del canal KP= movilidad superficial de los electrones en el canal * la capacidad de la puerta por unidad de área (proceso de fabricación)

Id = K [2 (Vgs – VT)Vds – Vds2] Vds < Vds crit

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