1. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 1
PPPRRRIIINNNCCCIIIPPPIIIOOOSSS BBBAAASSSIIICCCOOOSSS DDDEEE SSSEEEMMMIIICCCOOONNNDDDUUUCCCTTTOOORRREEESSS
1.8. TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO FET (TRANSISTOR EFECTO
DE CAMPO)
1.8.1. INTRODUCCIÓN
o FET:
o Dispositivo:
Unipolar.
Controlado por tensión.
1.8.2. TIPOS DE FET
o JFET: Transistor de efecto de campo de unión.
o MOSFET: Transistor efecto de campo metal-óxido-semiconductor.
o Terminales:
Fuente o Surtidor (S).
Drenaje o Drenador (D).
Puerta (G).
o Analogías FET-BJT:
“S” → “E”.
“G” → “B”.
“D” → “C”.
¡ Ojo, la polarización no es la misma!
1.8.2.1. JFET
o Teniendo en cuenta el dopado de la barra de silicio:
JFET de canal n (nJFET).
JFET de canal p (pJFET).
- S, D : tipo p.
pJFET
- G : tipo n.
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2. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 2
- S, D : tipo n.
nJFET
- G : tipo p.
o Simbología :
S
D
G G
D
S
nJFET pJFET
Curvas características nJFET:
Vp (VGS2 < VGS)
Vp o VSS: tensión de estrangulamiento → ISS: corriente de estrangulamiento.
SATURACIÓN: ID deja de crecer y se hace constante a IDSS (estrangulamiento). ID solo depende
de VGS. El transistor se comporta como una fuente de corriente dependiente de VGS.
REGIÓN LINEAL (ÓHMICA): IDS crece proporcionalmente a VDS para la misma VGS. El
transistor es una resistencia variable dependiente de VGS.
CORTE: No existe corriente de drenador (IDS = 0).
pFET voltajes y corrientes de signo contrario
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3. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 3
FFUUNNCCIIOONNAAMMIIEENNTTOO nnJJFFEETT
G D
S
VDS
+
+
GSV
+
DSV
VGS
+
G
D
S
P P
IDS
Canal N
Zonas de
deflexión
VGS = 0
o Se crea zona de deplexión (ausente de carga).
o VDS directa.
o VDS ↑ → zona de deplexión ↑.
o VDS < Vp → nJFET = pequeña resistencia → CONDUCCIÓN.
o VDS = Vp → las dos zonas de deplexión se unen o dejan de crecer (ID = IDSS) →
SATURACIÓN.
VDS fija, variando VGS
o VGS más negativa (diodo G-S: inversamente) → zona de deplexión ↑ →
estrechamiento del canal en las proximidades de “S” → resistencia del canal
aumenta → ID ↓.
o VGS menos negativa → zona de deplexión ↓ → ensanchamiento del canal →
resistencia del canal ↓ → ID ↑.
¡ Polarización inversa al BJT ¡
ppJJFFEETT
o Se invierten polaridades de VDS y VGS.
o En curvas VGS es positiva.
`
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4. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 4
1.8.2.2. MOSFET
o No se forma unión semiconductora entre canal y puerta.
o Puerta separada del canal mediante una capa de SiO2 (metal-óxido-
semiconductor).
o El óxido es aislante → IG prácticamente nula, mucho menor que en los JFET.
→ los MOS se emplean para tratar señales de muy baja potencia.
o Existe un cuarto terminal llamado sustrato (B).
o Prestaciones similares a las del JFET.
o Existen dos tipos de Mosfet:
Empobrecimiento.
Enriquecimiento.
o En ambos tipos Mosfet: canal p y canal n.
1.8.2.2.1. MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO
o Sin tensión en la puerta (G) existe canal de conducción.
FFUUNNCCIIOONNAAMMIIEENNTTOO nnMMOOSS
+
DSV
VGS
+
G
D
S
P
IDS
Canal N
SiO2
B
VGS = 0
o IDS circula libremente.
VGS negativa (polarizacion inversa)
o IBG actúa como barrera e IDS = 0.
o VGS más negativa → IBG ↑ → IDS↓.
VGS positiva (polarizacion directa)
o Camino libre para poder circular IDS.
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5. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 5
o Simbología:
S
D
B
G G
B
D
S
nMOS pMOS
1.8.2.2.2. MOSFET DE ENRIQUECIMIENTO
o Para existencia de canal de conducción hay que aplicar tensión en la puerta.
o nMOS: sustrato (B) “tipo p” en el que se han difundido dos regiones (D, S) “tipo
n”.
nMOS
G DS
B
Sustrato P
n n
o pMOS: sustrato (B) “tipo n” en el que se han difundido dos regiones (D, S) “tipo
p”.
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6. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 6
FFUUNNCCIIOONNAAMMIIEENNTTOO nnMMOOSS
+
DSVVGS
G
DS
B
+
Sustrato P
n nDSI
o VGS provoca la existencia o no de canal de conducción entre “D” y “S”.
o VDS proporciona la corriente IDS.
VGS = 0
o G = S = B = 0 → IDS = 0.
VGS positiva y mayor que VT
o VT: tensión umbral.
o Inyección de electrones en “B”, recombinándose con los huecos existentes en
dicha zona.
o Los electrones libres se aglutinan en las proximidades de SiO2 → creación canal
de conducción entre “D” y “S” (Inversión superficial) → IDS en función de VDS.
o A medida que VGS más positiva → anchura de canal mayor.
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7. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 7
Curvas de transferencia
IDS (mA)
(V)GSV
1
2
4
3
4 8 12-4
NMOS PMOS
4 --8-4
-3
-4
-2
-1
VGS (V)
(mA)DSI
12T-VVT
VGS↑↑↑ → IDS ↑↑↑ → Destrucción de transistor.
nMOS: VGS < VT VGS > VT. VT: positiva
____________ ______________
pMOS voltajes y corrientes de signo contrario.
pMOS: VGS > VT VGS < VT. VT: negativa
CORTADO CONDUCCIÓN
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8. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 8
nnMM SS
nMOS (Saturación): VDS ≥ VGS - VT
OO
GSV
DSV
DSI
VV 40,0=T
A
B
( )
( )BVV
AVV
DS
DS
80,040,020,1
40,040,080,0
=−=
=−=
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9. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 9
ppMM SS
pMOS (Saturación): VDS ≤ VGS - VT
OO
DSI−
DSV−
GSV
VVT 4,0−=
A
B
( ) ( )
( ) (BVV
AVV
DS
DS
80,040,020,1 )
0040,000,1
−=−−−=
6,−=−−−=
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10. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 10
o Simbología:
S
D
B
G G
B
D
S
S
D
G G
S
D
nMOS pMOS
o Aplicaciones:
PPRRIINNCCIIPPAALLEESS VVEENNTTAAJJAASS UUSSOOSS
Impedancia de entrada alta y de
sa
Adaptador de impedancias, buffer aislador o
separador.lida baja
Bajo ruido
Sintonizadores de FM, equipo para
comunicaciones
Baja capacidad de entrada e pruebaInstrumentos de medición, equipos d
Control por voltaje
Amplificadores operacionales, órganos
electrónicos, controles de tono
Capacidad pequeña
acoplamiento
de
ductivosAudífonos para sordera, transductores in
Pequeño tamaño
Integración en gran escala, computadores,
memorias
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11. Tema 1: Principios Básicos de Semiconductores 11
1.9. TRANSISTORES MOSFET DE SIMETRÍA COMPLEMENTARIA (CMOS)
o Compuesto por nMOS y pMOS de enriquecimiento.
n n pp
GD S1
1B
G1
1DD2
2G
S
G D
S
S2
2G
G1
PMOS
NMOS
1S
2
2B
PMOSNMOS
Sustrato P
Sustrato N
o Circuito equivalente.
DG
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