1. CAPITULO Nº 5 TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

7. Clasificación del FET FET JFET (Transistor de Efecto de unión de campo) MOSFET (Transistor de Efecto de campo Metal-óxido semiconductor) De agotamiento (decremental) De enriquecimiento (incremental) Canal n Canal p Canal n Canal n Canal p Canal p

8. a) Canal N Simbología N P P Fuente S (Surtidor) D Drenador G Compuerta

9. b) Canal P Simbología P N N Fuente S (Surtidor) D Drenador G Compuerta

10. Para Vgs =0V; Vds algún valor positivo -En el momento de aplicar Vdd, los electrones serán atraídos al terminal de drenaje, estableciéndose la Id convencional en la dirección marcada. -El flujo de carga se encuentra relativamente sin ninguna restriccion y solo lo limita la resistencia del canal n entre el drenaje y la fuente -La región de agotamiento es aquella que no presenta portadores libres y por tanto es incapaz de soportar la conducción A través de la región Mientras mayor es la polarizacion inversa aplicada, mas ancha es la region de agotamiento. CONSTRUCCION DEL J’FET Vdd G Compuerta Id Is s D P n P e e +

11. Idss= Corriente de Drenaje a la fuente con una conexión de cortocircuito Cuando el Vds aumenta desde cero hasta unos cuantos voltios la corriente Id aumenta. Mientras mas horizontal es la curva, mayor es la resistencia y si Vds aumenta hasta donde parece que las dos regiones de agotamiento se tocan resulta la condicion de ESTRECHAMIENTO. Aumento de la resistencia debido al estrechamiento del canal Idss 0 Vp Vds Nivel de saturación Vgs=0V Resistencia canal N Id

13. G Compuerta Id Is s D Vgs=-1V (por ejemplo) Vds>0V Para Vgs<0V En forma análoga como en los BJT tenemos curvas de Ic en función de Vce para diferentes valores de Ib, Se pueden desarrollar curvas de Id En función de Vds para varios niveles de Vgs para JFET Vgs -> voltaje que controla el JFET Por ejemplo colocamos una fuente de -1V entre G y S (compuerta y fuente) P n P e e +

15. Resistor controlado por voltaje Resumen para dispositivos de canal N La corriente máxima se encuentra definida como Idss y ocurre cuando Vgs=0V y Vds>=|Vp| + Vdd >=|Vp| - Id =Idss D S G + - Vgs Vgs=0V

16. Vgs>=|Vp| + Vdd - Id =0A D S G + - Vgs Vgs=-Vgg Para los voltajes de compuerta a la fuente Vgs menores que el nivel de estrechamiento la corriente de drenaje es igual a 0A Vgg |Vp|>=|Vgg|>0V Para todos los niveles de Vgs entre OV Y el nivel de estrechamiento, la corriente Id Se encontrará entre 0A y el valor de Idss (0mA < Id < Idss) + Vdd - Id D S G + - Vgs Vgs=-Vgg Vgg

17. NOTESE LAS CORRIENTES TIENEN DIRECCIONES INVERTIDA AL ANTERIOR DISPOSITIVO DISPOSITIVOS CANAL P: Vdd G Compuerta Id Is s D n P n e e + Vds + - + - Vgs=Vgg

18. Para el tipo P, la region de estrechamiento sera mucho mas ancha mediante voltajes crecientes positivos de la compuerta a la fuente Por lo tanto dará como resultado voltajes negativos para Vds. No se debe confundir por el signo menos para Vds, este simplemente indica que la fuente se encuentra a un potencial mayor que el del Drenaje. En el siguiente grafico se observa que para niveles altos de Vds las Curvas suben repentinamente a niveles que parecen ilimitados. El crecimiento vertical indica que ha sucedido un ruptura y que la Corriente a través del canal ahora esta limitado únicamente por el Circuito externo.

19. Idss 0 Vp Vds Nivel de saturación Vgs=0V Id Región ohmica Región de saturación Vgs=1V Vgs=3V Vgs=4V Vgs=5V -5 -10 -15 Vgs=2V Región de ruptura

20. Características de transferencia Para el BJT tenemos: Variable de control Constante Se observa una relación lineal entre Ic e Ib Pero para un JFET esta relación No existe , sino que se aplica LA ECUACIÓN DE SHOCKLEY: Constantes Variable de control

21. El termino cuadrático produce una curva que crece exponencialmente con las Magnitudes decrecientes de Vgs Para resolver problemas en DC aparte de la grafica que resulta de la ecuación SHOCKLEY, habrá que plantear una ecuación de red que relacione las mismas Variables. La solución esta definida por el punto de intersección de las dos curvas. La curva de la característica de transferencia es una grafica de una corriente de Salida en función de una cantidad controladora de entrada. En la curva de la izquierda observe el esparcimiento entre Vgs=0 voltios y Vgs= -1 voltio con aquel entre Vgs=-3 V y el de estrechamiento (Vp= - 4 V). Mientras Vgs se hace mas y mas negativo se observa que la curva decrece Notoriamente (en forma parabólica)

22. Curva de la ecuación de SHOCKLEY Idss 0 Vp Vds Nivel de saturación Vgs=0V Id Región Crtitica Región de saturación Vgs=-1V Vgs=-2V Vgs=-3V Vgs=-4V 5 10 15 -4 8 Id(mA) Vgs 0 Vgs=Vp Id=0mA Idss

23. Aplicación de la ecuación de SHOCKEY Según datos del problema anterior Vgs= -1V , Idss=8mA Vp=-4V Entonces:

24. Y para hallar el valor de Vgs para un nivel de Id: De la misma gráfica anterior se toman los datos Vp=-4V, Id=4.5mA, Idss=8mA

25. Método manual rápido

26. EJEMPLO: Trazar la curva por Idss=12mA y Vp=-6V Los puntos estan definidos por: -6 12 Id(mA) Vgs 0 Vgs=Vp Id=0mA Idss -3 -1.8 3 6

31. Relaciones importantes JFET CONTRA BJT Ig =0A BJT Ib Ic Ie FET Id Gate (G) Vgs + - Voltaje de control Surtidor (S) Is

34. MOSFET DE TIPO DECREMENTAL Construcción Básica Una placa de material tipo “p” esta formada a partir de base de Silicio y se la conoce como sustrato Este tipo de mosfet tiene caracteristicas similares a aquellas de un JFET entre el corte y la saturación en Idss, pero luego tiene el rasgo adicional de caracteristicas que se extienden hacia la region de polaridad opuesta para Vgs Drenaje D Región dopada N Compuerta G Fuente S Sustrato P n n n

35. La compuerta se encuentra conectada a una superficie de contacto metálico pero permanece aislada del canal n por una capa de dióxido de silicio (Si O 2 ). La fuente y el drenaje se conectan a la region dopada n por medio de contactos metálicos y unidas por un canal n. Debido a la presencia de Si O 2 se revela lo siguiente : No existe conexión eléctrica entre la compuerta y el canal de un Mosfet. Se debe a esta capa aislante que se explica la alta impedancia, muy deseable por cierto. La muy alta impedancia de entrada, continua soportando totalmente el hecho de que la corriente de la entrada (Ig) en esencia de valor cero amperios, para las configuraciones de polarizacion en DC.

36. Operación y características (Canal n): Sustrato P n n n Vdd D G S + - SS Id=Is=Idss

37. Idss Id(mA) CURVAS CARACTERISTICAS PARA MOSFET DECRECEMENTAL canal N 0 Vp Vds Vgs=0V Id Vgs=-1V Vgs=-2V Vgs=-3V Vgs=-4V 5 10 15 Vgs =1V -4 8 Vgs 0 Vp/2 -3 -2 -1 Modo De agotamiento 10.9

39. CURVAS CARACTERISTICAS PARA MOSFET DECRECEMENTAL canal P -6 6 Id 0 Vp/2 -3 -2 -1 Vgs 0 Vp Vds Vgs=0V Id Vgs=1V Vgs=2V Vgs=3V Vgs=4V 5 10 15 Vgs =-1V

40. Simbolos PARA MOSFET DECREMENTAL : Canal n Canal p SS D S D S D S S D S G G G G

41. MOSFET tipo incremental Existe una diferencia marcada que es la Ausencia de un canal entre las regiones Dopadas n Construcción básica canal -n Drenaje D Compuerta G Fuente S Sustrato P n n Contactos metálicos Región dopada -n

42. Operación básicas y características *Según el gráfico Vgs= 8V, la saturación ocurrió en el nivel Vds=6V y por tanto *Para valores de Vgs menores de nivel de Umbral la corriente de drenaje es 0 Para los niveles de Vgs> Vt, la corriente De drenaje esta dada por D G S n n Ig=0 + + + - - Is=Id + - Vsd Id ss 0 Vp Vds Vgs=7 Id Vgs=6V Vgs=5V Vgs=4V Vgs=3V 5 10 15 Vgs =8V

43. 2 7 Id (mA) 6 5 5 6 7 Vds 0 Vp Vds Vgs=7 Id Vgs=6V Vgs=5V Vgs=4V Vgs=3V 5 10 15 Vgs =8V

44. MOSFET tipo incremental canal p ss 0 Vp Vds Vgs=-7 Id Vgs=-6V Vgs=-5V Vgs=-4V Vgs=-3V 5 10 15 Vgs =-8V -8 Vgs Id Drenaje D Compuerta G Fuente S N p p Contactos metálicos Región dopada -n

45. Simbología D Canal n Canal p D S ss D S D S ss ss ss D S