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FET y BJT: Características de transistores de efecto campo y bipolares
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3. El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET dylan, en inglés) es en realidad una familia de transistores que se basan en el campo
eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por
diferencia de potencial.
La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina
semiconductora como la región activa o canal. La región activa de los TFT (thin-film transistor, o transistores de película fina) es una película que
se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la principal aplicación de los TFT es como pantallas de cristal líquido o LCD).
Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor
FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).
Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT
(Bipolar Junction Transistor). 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.
El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT. En los MOSFET, la puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los
BJT, donde la corriente que atraviesa la base, pese a ser pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, no siempre puede ser
despreciada. Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de
circuitos.
Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o FET son también de dos tipos: canal n y canal p,
dependiendo de si la aplicación de una tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción, respectivamente.
Los transistores de efecto de campo MOS son usados extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos
integrados o chips digitales. Como podemos apreciar la ficha técnica de los fet.
4. El transistor de unión bipolar (del inglés bipolar junction transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en
dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a
que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran
utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.
Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas
aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS.
Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta
manera quedan formadas tres regiones:
Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal
funciona como emisor de portadores de carga.
Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
Colector, de extensión mucho mayor.
La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial. En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa,
mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca
recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. El transistor posee tres estados de operación: estado de corte, estado de saturación y
estado de actividad.
Índice
5. El transistor uniunión (en inglés UJT: UniJuntion Transistor) es un tipo de transistor que contiene
dos zonas semiconductoras. Tiene tres terminales denominados emisor ( ), base uno ( ) y base
dos ( ). Está formado por una barra semiconductora tipo N, entre los terminales , en la que se
difunde una región tipo P+, el emisor, en algún punto a lo largo de la barra, lo que determina el
valor del parámetro η, standoff ratio, conocido como razón de resistencias o factor intrínseco.
6. Estructura del MOSFET donde se muestran los terminales de compuerta (G), sustrato (B), surtidor (S) y drenador
(D). La compuerta está separada del cuerpo por medio de una capa de aislante (blanco).
El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-
effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor
más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el
transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los
microprocesadores comerciales están 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 está conectado internamente al terminal del surtidor, y por este
motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.
El término 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el material de la compuerta, que antes
era metálico, ahora se construye con una capa de silicio policristalino. El aluminio fue el material por
excelencia de la compuerta hasta mediados de 1970, cuando el silicio policristalino comenzó a dominar el
mercado gracias a su capacidad de formar compuertas auto-alineadas. Las compuertas metálicas están volviendo a
ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de operación de los transistores sin utilizar
componentes metálicos en la compuerta. De manera similar, el 'óxido' utilizado como aislante en la compuerta
también se ha reemplazado por otros materiales con el propósito de obtener canales fuertes con la aplicación de
tensiones más pequeñas.
Un transistor de efecto de campo de compuerta aislada o IGFET (Insulated-gate field-effect transistor) es un
término relacionado que es equivalente a un MOSFET. El término IGFET es más inclusivo, ya que muchos
transistores MOSFET utilizan una compuerta que no es metálica, y un aislante de compuerta que no es un óxido.
Otro dispositivo relacionado es el MISFET, que es un transistor de efecto de campo metal-aislante-semiconductor
(Metal-insulator-semiconductor field-effect transistor).
7. La mayoría de los proyectos especificarán un transistor particular, pero si fuera necesario tu puedes sustituirlo por un transistor equivalente dentro de un amplio
rango disponible. Las más importantes propiedades a tener en cuenta son la máxima corriente de colector IC y la ganancia de corriente hFE. Para hacer la selección más
fácil la mayoría de los fabricantes agrupan sus transistores en categorías determinadas por su uso típico o rango de máxima potencia. Para hacer una
seleción final necesitarás consultar las tablas de datos técnicos las cuales se proveen normalmente en catálogos. Estos contienen una gran cantidad de
información útil pero ésta puede ser dificil de interpretar sin no estás familiarizado con las abreviaturas usadas. La tabla de abajo muestra los más importantes
datos técnicos de algunos transistores más comunes, las tablas de catálogos y libros de referencia usualmente mostrarán información adicional pero esto es
improbable que te sea útil al menos que tengas experiencia. Las cantidades mostradas en la tabla se explican debajo de la misma. Ver ficha técnica.
8. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL JFET
El JFET de canal n está constituido por una barra de silicio de material semiconductor de tipo n con dos regiones (islas) de
material tipo p situadas a ambos lados.
Es un elemento tri-terminal cuyos terminales se denominan drenador (drain), fuente (source) y puerta (gate).
En la figura 1.10.a se describe un esquema de un JFET de canal n, en la 1.10.b el símbolo de este dispositivo y en la 1.10.c el
símbolo de un JFET La polarización de un JFET exige que las uniones p-n estén inversamente polarizadas.
En un JFET de canal n, o NJFET, la tensión de drenador debe ser mayor que la de la fuente para que exista un flujo de
corriente a través de canal.
Además, la puerta debe tener una tensión más negativa que la fuente para que la unión p-n se encuentre polarizado
inversamente. Ambas polarizaciones se indican en la figura 1.11.