LOS TRANSISTORES ESPECIALES FETs

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.
Adoración Hermoso Fernández

- 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

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.
`

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.

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”.

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.

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

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
=−=
=−=

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,−=−−−=

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

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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