EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO. Dispositivos unipolares

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1 Diapositiva 1 Concepto Su funcionamiento se basa en el control de la corriente mediante un campo eléctrico. Dispositivos unipolares La corriente depende únicamente del flujo de portadores mayoritarios

2 Diapositiva 2 Transistores de efecto de campo JFET MOSFET Transistores de unión de efecto de campo Transistores de unión de efecto de campo y puerta aislada (metal-óxido-semiconductor) MOS de deplexión MOS de acumulación

3 Diapositiva 3 Ventajas de los FETs frente a los transistores bipolares Fabricación sencilla, ocupando menor espacio en su integración Son más estables térmicamente Son relativamente más inmunes a la radiación Tiene una gran resistencia de entrada (MΩ): se pueden conectar como resistencias de carga en sistemas digitales No tienen tensión umbral para corriente de drenaje cero: excelentes recortadores y muestreadores de señal Debido a sus capacidades internas o propias pueden funcionar como elementos de memoria Tienen menor ruido Inconvenientes Como amplificadores, menor producto ganancia-anchura de banda

4 Diapositiva 4 JFET. Morfología, clasificación y símbolos JFET de canal p JFET de canal n p n n P Entrada Salida Entrada Salida

5 Diapositiva 5 Polarización del JFET. S Canal n 2a 2b(x) Zona de deplexión D I S I D V DD V GG G w V DD

6 Diapositiva 6 Polarización del JFET: Tensión de contracción V p o de estricción Zona de deplexión V GS >> V DS S Canal n 2a 2b I S V GS G w I D D V DS b=0 V GS V qnd = ( a b) 2 ε p 2 qnd = 2ε a 2 I D = 0

7 Diapositiva 7 Polarización del JFET. Característica tensiónintensidad V GS V DS V DD Región de corte

8 Diapositiva 8 S Característica tensión-intensidad: Región óhmica o de no saturación. I D G 2a 2b w D V GS -V p > V DS L G I D 2 awqndµ = L n V 1 V GS p 1/2 V DS

9 Diapositiva 9 S Región óhmica o de no saturación: JFET como resistencia variable con tensión (VVD o VDR) I D G 2a w D V GS -V p > V DS Conductancia drenadorfuente L G V GS =0 g r d I = V D DS 2awqND µ = L V DS d( ON ) = = ID n V 1 V 2 GS p 1/ 2 L awqn D µ n

10 Diapositiva 10 Región de saturación: Característica de transferencia G V GS -V p < V DS S Portadores mayoritarios (electrones) G L Zona de deplexión I D I Canal de ancho mínimo δ V 1 V = GS DS I DSS p 2

11 Diapositiva 11 Característica tensión-intensidad: Región de corte Región de corte V V GS > GS > V V P P I D = 0

12 Diapositiva 12 Característica tensión-intensidad: Región de ruptura

13 Diapositiva 13 Circuitos amplificadores básicos con JFETs (SC) Circuito autopolarizado o polarización de fuente Equivalente Thevenin

14 Diapositiva 14 Circuitos amplificadores básicos con JFETs (SC) Circuito autopolarizado o polarización de fuente Condiciones de continua Condiciones de continua V = V R GG GS S I DS ( RD RS ) I DS VDS V DD = 2 V 1 GS I DS IDSS Vp Condiciones de alterna Condiciones de alterna i D I DSQ v = DS V R p DSQ

15 Diapositiva 15 MOSTFETs. Morfología, clasificación y símbolos MOST de de acumulación MOST de deplexión Aluminio SiO Aluminio 2 SiO 2 p n n P (subtrato) p n n n P (subtrato) Entrada Salida Entrada Salida Canal n

16 Diapositiva 16 MOSTFET. Morfología, clasificación y símbolos MOST de de acumulación MOST de deplexión Aluminio SiO Aluminio 2 SiO 2 p p p n (subtrato) p p p p n (subtrato) Entrada Salida Entrada Salida Canal p

17 Diapositiva 17 Polarización del M0STFET de acumulación. Característica tensión-intensidad Canal n pn n P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones)

18 Diapositiva 18 Característica de transferencia de un NMOS de acumulación: Tensión umbral Canal n p n n P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones)

19 Diapositiva 19 Característica tensión-intensidad: Región óhmica o de no saturación Canal n V DS < V GS - V T pn n P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones)

20 Diapositiva 20 Característica tensión-intensidad: Región de saturación Canal n V DS > V GS - V T pn n P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones)

21 Diapositiva 21 Característica tensión-intensidad: Región de corte Canal n pn n P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones) V GS < GS V T T I D = 0

22 Diapositiva 22 Polarización del M0STFET de deplexión. Canal Canal n como como acumulación pn n P (subtrato) Portadores mayoritarios (electrones) Canal Canal n como como deplexión Cargas descubiertas (impurezas dadoras) pn n P (subtrato)

23 Diapositiva 23 Polarización del M0STFET de deplexión. Característica tensión-intensidad pn n P (subtrato) pn n P (subtrato)

24 Diapositiva 24 Característica de transferencia del M0STFET de deplexión. pn n P (subtrato) pn n P (subtrato)

25 Diapositiva 25 Circuitos amplificadores básicos con MOSTs de acumulación (SC) Circuito autopolarizado o polarización de fuente Equivalente Thevenin

26 Diapositiva 26 Circuitos amplificadores básicos con MOSTs de acumulación (SC) Circuito autopolarizado o polarización de fuente Condiciones de continua Condiciones de continua V = V R GG DD GS S I DS ( RD RS ) I DS VDS V = I DS k n( VGS VT 2 ) Condiciones de alterna Condiciones de alterna i D I DSQ v = DS V R p DSQ

27 Diapositiva 27 Circuito inversor MOSFET Concepto: lógica NO ( Y = A) A Y V i V 0 0 V DD V DD V DD -IR

28 Diapositiva 28 Circuito inversor MOSFET Carga saturada. lógica NO ( Y = A ) A Y V i V 0 0 V DD -V T V DD V ON

29 Diapositiva 29 Circuito inversor MOSFET Carga no saturada: lógica NO ( Y = A) A Y V i V 0 0 V DD V DD V ON

30 Diapositiva 30 Circuito inversor CMOSFET Y = A lógica NO ( ) A Y V i V 0 0 V DD V DD 0

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