Tema 7. El transistor. El transistor bipolar de unión. Tema 7. El Transistor

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1 Tema 7. l trasistor Tema 7. l trasistor Objetivos: teder cualitativamete el fucioamieto de los trasistores de uió y de efecto camo. oocer alguas alicacioes de trasistores. hockley, ardee, rattai (1948) obel 196 Tema 7. l Trasistor l trasistor biolar de uió l trasistor biolar de uió (JT). l trasistor de uió como amlificador. Trasistor biolar de uió JT (iolar Jutio Trasistor) Trasistores de efecto camo. Trasistores de efecto camo de uió (JFT). misor ase olector misor ase olector Trasistores de efecto camo metal-óxidosemicoductor (MO-FT). l trasistor biolar de uió l trasistor biolar de uió Trasistor biolar de uió a 300 Hz misor ase olector 0,001mm - - 0

2 ocetració de ortadores l trasistor biolar de uió misor ase olector 0 0 ocetració de ortadores de carga 0 0 ' 0 ' 0 l trasistor biolar de uió aturació Trasistor olarizado e forma activa Aálogo a dos diodos co olarizació directa: I = I = orte - - Trasistor olarizado e forma activa 0 Aálogo a dos diodos co olarizació iversa: I = = =0 Activa - - Trasistor olarizado e forma activa () misor () ase () olector I =β I = misor ase olector I I 0 ocetració de ortadores de carga 0 '0 =β 0 ' 0 (regió activa) ifusió β factor de gaacia

3 Trasistor olarizado e forma activa, huecos que or difusió va del emisor a la base I () misor () ase () olector ofiguracioes del trasistor hay 4 variables que deede del tio de coexió: salida, etrada, I salida, I etrada. misor ase olector, electroes que va de la base al emisor, electroes rocedetes del circuito ara recombiarse, corriete de electroes del colector a la base. ase comú ariables:,, I, misor comú ariables: olector comú ariables:,,,,,, I I = = - = - urva característica de etrada i variamos el valor del geerador de la malla de etrada, tomado valores de y odemos obteer la característica de (la malla de) etrada. urva característica de salida omo vemos, el la característica del diodo base-emisor urva característica de salida Zoa etre 1 y 2: ZOA ATURAIÓ. - directa. - directa. Zoa etre 2 y 3: ZOA ATIA. - directa. - iversa. Zoa a artir de 3: ZOA RUTURA. - directa. - muy e iversa. Ajustado fijo u valor de que voy a mateer costate (or ejemlo = 10 ma). Ahora variado mido valores de y y obtego la corresodiete curva de = 10 ma. misor comú: variables ariables:,,, 0,7 ara el silicio = - R = β (e activa) R R = - misor ase olector

4 ( ma) urva característica del trasistor = 80 µa = 60 µa = 40 µa = 20 µa () 4 µa 1 Regió de saturació 2 Regió activa 3 Regió de corte 4 Rutura regió activa: uió co olarizació directa, co olarizació iversa. Alicació e amlificació. regió de corte: les dos uioes olarizadas iversamete: circuito abierto. regió de saturació: las dos uioes olarizadas directamete: cortocircuito. R Recta de carga y uto de fucioamieto Q O 2 1 Q 3 4 recta de carga R = - = uto de trabajo: uto de trabajo: R R ,7 ara el silicio = - = - R = uto de trabajo: uto de trabajo (Q) 3 4 R 2 1 = - = = e γ R Recta de carga =

5 l trasistor como comutador ircuito iversor simle i, =, I = / saturació cortocircuito A R etrada salida () () I c (µa) 0, ,8 9,38 0,63 6,2 0,9 8,7 1,2 12, 1 8,13 1,88 18,7 1,2 6,88 3,13 31,2 1,4,63 4,38 43,7 1,6 4,38,63 6,2 1,8 3,13 6,88 68,7 2 1,88 8,13 81,2 2,2 0,63 9,38 93,7 2, i o < 0,7,, I 0, = IROR Y = ot A corte circuito abierto = etrada salida A Y urva de trasferecia s (e) l trasistor de uió: amlificador corte A activa =β sat sat γ ' saturació = s = s =β =β e γ R '= γ R sat β Trasistor de uió: modelizació (- ) = g m g m : trascoductacia Δ A Δ =R L g m Trasistores de efecto camo A = R L FT I I Mooolares otrol or voltaje i o i _ o _ Muy alta itegració

6 Trasistores de efecto camo Trasistor de efecto camo de uió (JFT) Trasistores de efecto camo de uió (JFT) l trasistor de efecto de camo de uió JFT (Jutio Field ffect Trasistor) Trasistor de efecto camo metal-óxidosemicoductor (MOFT) otactos óhmicos reador Regió de agotamieto uerta Fuete Trasistores de efecto camo de uió (JFT) l trasistor de efecto de camo de uió JFT Trasistores de efecto camo de uió (JFT) I I. iversa trasistor de caal. F I trasistor de caal. Trasistores de efecto camo de uió (JFT) I I I I F I I I oltaje de estrechamieto Al aumetar la tesió etre reador y Fuete, la itesidad I aumeta, al tiemo que se estrecha el asillo debido al icremeto de la de las uioes - y la amliació de la regió de agotamieto. l asillo se cierra ara = ; tesió ara la que I deja de aumetar. Trasistores de efecto camo de uió (JFT) I I ara = 0 =0 ara = 0 orriete de saturació, I at I I I I strechamieto del caal, aumeto de la resistecia Regió de comortamieto óhmico Mateiedo ula la tesió etre la fuete y,, al aumetar la tesió etre reador y Fuete, la itesidad I aumeta, al tiemo que se estrecha el asillo debido al icremeto de la de las uioes - y la amliació de la regió de agotamieto. strechamieto del caal, aumeto de la resistecia Regió de comortamieto óhmico oltaje de estrechamieto, Al aumetar la tesió etre reador y Fuete, la itesidad I aumeta, al tiemo que se estrecha el asillo debido al icremeto de las uioes - y la amliació de la regió de agotamieto l asillo se cierra ara =

7 Trasistores de efecto camo de uió (JFT) o valores egativos de el asillo se cierra ates, siedo la corriete de saturació meor I I Trasistores de efecto camo de uió (JFT) I I < 0 < 0 I I I I > I at3 = -1 I at3 = -1 I I =0 I at2 = -3 I at2 = -3 = - I at1 = - I at1 = - (ara =0) Itesidad de saturació I =f( ) I sat =I 1 2 I sat =7,8 1 2 I I = -1 (ara =0) Trasistores de efecto camo MOFT a) b) l Trasistor de efecto de camo metal-óxidosemicoductor MOTFT (Metal Oxide emicoductor Field ffect Trasistor) Metal Óxido emicoductor Metal () () = = - Modo eriquecimieto Modo agotamieto Trasistores de efecto camo MOFT MOFT de eriquecimieto Metal Óxido emicoductor otactos metálicos de eriquecimieto Metal de agotamieto io 2 Formado or ua laca de metal y u semicoductor, searados or ua zoa de óxido del semicoductor - or ejemlo io 2 - de uos 100 m de esesor. osee cuatro electrodos: uerta, gate e iglés, simbolizado co ; que se coecta a la laca metálica. Fuete (ource) y dreador (rai), ambos simétricos, que se itera e el sustrato. ustrato (ody), geeralmete coectado eléctricamete co la fuete. sustrato sustrato sustrato sustrato MO-FT de eriquecimieto MO-FT de eriquecimieto MO-FT de agotamieto MO-FT de agotamieto

8 Formació del caal e el MOFT de eriquecimieto =0 I Formació del caal e el MOFT de eriquecimieto I. iversa =0 I Regió de agotamieto Regió de agotamieto. iversa Formació del caal e el MOFT de eriquecimieto > T e - atraídos or la uerta < T Formació del caal e el MOFT de eriquecimieto > T I I I I > T Regió de agotamieto I at > T Al aumetar, se estrecha el caal, alcazádose la I de saturació, I < T < T ausecia de caal ara, o hay corriete I. s ecesario u valor míimo de voltaje umbral T ositivo de ara que se forme el caal. Aumetado aumeta el valor de la corriete de saturació ausecia de caal ara, o hay corriete I. s ecesario u valor míimo de voltaje umbral T ositivo de ara que se forme el caal. Aumetado aumeta el valor de la corriete de saturació aracterística MOFT de eriquecimieto de caal I = sat = 7 = 6 = = 4 = T aracterística MOFT de eriquecimieto de caal I I I at =K T 2 T () = sat = 7 = 6 = = 4 = T

9 MOFT de agotamieto I I < T > T I = 7 = 6 = = 4 = T MOFT de agotamieto MOFT de agotamieto < 0 - I I I I o =0 ya existe caal y hay corriete de electroes 10 < 0 o <0, los e - del caal so reelidos hacia la zoa, recombiádose co huecos. La corriete de saturació dismiuye. I () MOFT de agotamieto > 0 < 0 > o >0, los e - atraidos. La corriete de saturació aumeta. (como el MOFT de eriquecimieto) I aracterística MOFT de agotamieto de caal 10 1 I 2 I =I 1 10 I = () I I () = sat 10 1 = 1 = -1 = -2 = -3 () 10 1 ()

10 MOFT de agotamieto I I Lógica de diodos: uertas A y OR >=0 < I 10 = 1 = Alicacioes: circuitos lógicos iversores = -2 = -3 () 1914 e las válvulas de vacío al MO lógica de resistecias y trasistores (RTL) lógica de diodos y trasistores (TL) 190: Abadoo de las válvulas de vacío y sustitució or trasistores idividuales 1960: ircuitos itegrados e substrato de silicio 1980: Trasistores de efecto camo 1993: Tecología MO lógica de trasistores (TTL) Alicacioes: circuitos lógicos, tecología MO Alicacioes: memoria RAM RAM IT e almacea u 1 e la celda cargado el codesador mediate ua e fila y e bit La lectura se hace alicado e fila y midiedo la corriete e la líea bit FILA La lectura es u roceso destructivo. Hay que restaurar el valor leído RAM Iversor (OT) uerta A

11 Alicacioes: memorias ROM Alicacioes: ROM MO sesor MOFT ROM Alicacioes: TFT structura RAM co celda L y L R

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