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• Abdiel Husai Flores Cortez

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Transistores FET

Abdiel H. Flores

Noviembre de 2016

Introducción El presente trabajo contiene una pequeña síntesis sobre el transistor de efecto de campo o por sus siglas en inglés FET, (Field-Effect Transistor) el cual es un tipo diferente de transistor de juntura. . El contenido de este trabajo nos lleva a través de la historia de este dispositivo, así mismo a entender sus componentes y características que lo diferencian de los transistores BJT. Además se plantea el contraste entre estos dos transistores, viendo no solo su principio de funcionamiento sino también, el acondicionamiento para su uso práctico.

Índice Antecedentes.

1

Características del transistor FET

1

Tipos de transistor FET

2

Principio de funcionamiento

2

Contraste entre el Transistor FET y el BJT.

4

Ventajas del transistor FET

5

Inconvenientes

6

Hoja de datos del fabricante

7

Polarización del JFET

8

Auto polarización

9

Polarización mediante divisor de voltaje.

11

Polarización y análisis del JFET en AC

.

13

SOURCE COMÚN

13

DRAIN COMÚN

16

GATE COMÚN

19

Conclusión

21

Bibliografía.

22

Antecedentes. El JFET, transistor de efecto de campo o transistor unipolar, fue patentado por Julius Edgar Lilienfeld en 1925 y por Oskar Heil en 1934. Desde 1953 se propuso su fabricación por Van Nostrand (5 años después de los BJT), pero no fue posible su implantación hasta 1970 debido a la alta tecnología necesaria para formar sus uniones. Su fabricación se basa en que el canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P. El drenador y la fuente deben estar dopados de manera contraria al canal en el caso de FETs de modo mejorado, o dopados de manera similar al canal en el caso de FETs en modo agotamiento. Tal como es el caso de los transistores BJT a partir de una variación al momento del dopado se pueden crear distintos tipos de transistores FET tal como: Los JFET (Junction Field Effect Transistor) MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).

Características del transistor FET El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET) es realidad una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source).

La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.

Tipos de transistor FET Ya mencionados los diversos tipos de transistores FET obtenidos por sus procesos de dopado, se verá a continuación su clasificación.

Principio de funcionamiento

El JFET es un transistor de efecto de campo, es decir, su funcionamiento se basa en las zonas de deplexión que rodean a cada zona p al ser polarizadas inversamente. Cuando aumentamos la tensión en el diodo puerta-surtidor, las zonas de deplexión se hacen más grandes, lo cual hace que la corriente que va de surtidor a drenador tenga más dificultades para atravesar el canal que se crea entre las zonas de deplexión, cuanto mayor es la tensión inversa en el diodo puerta-surtidor, menor es la corriente entre surtidor y drenador.

Por esto, el JFET es un dispositivo controlado por tensión y no por corriente. Casi todos los electrones que pasan a través del canal creado entre las zonas de deplexión van al drenador, por lo que la corriente de drenador es igual a la corriente de surtidor.

En un transistor bipolar, polarizamos directamente el diodo base-emisor, pero en un JFET, el diodo puerta-surtidor es polarizado inversamente. Debido a esto, la corriente de puerta es muy pequeña, Aproximadamente 0. Ig = 0 Debido a que la corriente de entrada es aproximadamente infinita, la resistencia de entrada va a ser aproximadamente infinita. Una de las aplicaciones más importante del JFET es de seguidor de fuente, circuito análogo al seguidor de emisor, pero con la diferencia de que la impedancia de entrada va a ser muy grande para frecuencias bajas.

Contraste entre el Transistor FET y el BJT.

El transistor BJT muestra las siguientes características.  

Controlado por corriente de base. Dispositivo bipolar que trabaja con las cargas libres de los huecos y

   

electrones. IC es una función de IB. ß (beta factor de amplificación) Altas ganancias de corriente y voltaje. Relación lineal entre Ib e Ic.

Mientras que el transistor FET muestras las siguientes características

 

Controlado por tensión entre puerta y fuente. Dispositivo unipolar que trabaja con las cargas libres de los huecos (canal p)

  

o electrones (canal n). ID es una función de Vgs. gm (factor de trans-conductancia). Ganancias de corriente indefinidas y ganancias de voltaje menores a las de



los BJT. Relación cuadrática entre Vgs e Id.

Ventajas del transistor FET

– Los FET son dispositivos sensibles al voltaje, con una gran impedancia de entrada (del orden de 10 Mohm a 1 Gohm). Al ser mucho más alta que la correspondiente a los BJT, se prefieren como etapa de entrada en amplificadores multietapa. – Los JFET generan menos ruido que los BJT. – Los FET son más fáciles de fabricar que los BJT; pudiéndose incluir un mayor número de FET en un solo chip (requieren menor área), de aquí que memorias y microprocesadores se implementen únicamente con MOSFET. – Los FET funcionan como resistencias variables controladas por voltaje – Los FET funcionan como resistencias variables controladas por voltaje para valores pequeños de voltaje de drenaje a fuente. – La elevada impedancia de entrada de los FET permite que almacenen la carga durante tiempo suficientemente largo como para usarlos como elementos de almacenamiento

. – Los FET de potencia controlan potencia elevada y conmutan grandes corrientes. – Los FET no son tan sensibles a la radiación como los BJT.

Inconvenientes

– Los FET exhiben una pobre respuesta en frecuencia, debido a la alta capacidad de entrada. – Algunos FET tienen una pobre linealidad. – Los FET se dañan con el manejo debido a la electricidad estática.

Hoja de datos del fabricante

Polarización del JFET . EL JFET tiene el inconveniente de que la tensión V GS debe ser negativa en un NJFET (positiva en un PJFET) que exige unos circuitos de polarización característicos para este tipo de dispositivos. En este apartado se presentan uno de los circuitos más utilizados: polarización simple ó fija (Figura 153), se utiliza una fuente de tensión externa para generar una V GS