2.1. MOSFET de Enriquecimiento 2.2. MOSFET de Empobrecimiento

Transcripción

1 TRANSISTORES FET e IGBT 1 1. Transistores de Efecto de Campo de Unión (FET). Transistores de Efecto de Campo de Puerta Aislada.1. MOSFET de Enriquecimiento.. MOSFET de Empobrecimiento 3. Transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT) Fecha de última modificación: 8/10/011

2 TRANSISTORES FET e IGBT 1. Transistores de Efecto de Campo de Unión (JFET) os tipos: Canal N y canal P RENAOR RENAOR G PUERTA S u S G PUERTA S u S FUENTE FUENTE CANAL N CANAL P Estructura interna del JFET de canal N: Zona de Transición renador (rain) N- (ma) 5 Puerta al aire 0 Puerta (Gate) G P+ P+ V S V GS S Fuente (Source) F u S u P Con GS polarizada inversamente, al aumentar V S se tienen dos efectos contrapuestos: La corriente de drenador tiende a aumentar debido al aumento de tensión V S Al aumentar V S también se polariza más inversamente la unión PN de puerta, aumentando la zona de transición y disminuyendo la anchura del canal. La resistencia del canal aumenta. La corriente tiende a disminuir La corriente de puerta equivale a la corriente inversa de saturación de una unión PN polarizada inversamente. Por tanto la puerta es prácticamente un circuito abierto. En definitiva, se controla la corriente de drenador por medio de la tensión de puerta: V GS

3 TRANSISTORES FET e IGBT 3 Transistor JFET de CANAL N (ma) 5 u Scont = -off A 0 A (ma) I ss I ss B C E < off -4.0 F E C B F u S off u P off Zona de Corte =0 =0 u S Condiciones: <off, u S >0 El transistor se comporta como un circuito abierto =0 Zona Activa =f( ) u S Condiciones: >off, u S >u Scont El transistor se comporta como una fuente de corriente: i u 1 u = GS ss GSoff I ss es la corriente de saturación para =0 I

4 TRANSISTORES FET e IGBT 4 Zona Resistiva o de Saturación =0 =u S /r S r S =g( ) u S Condiciones: >off, u S <u Scont Se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensión : i I = u [ ( u u ) u u ] ss GS GSoff S S GSoff Transistor JFET de CANAL P RENAOR G PUERTA S u S FUENTE CANAL P Cambian todos los sentidos de tensiones y corrientes: (ma) -5 u Scont = -off A 0 (ma) I ss A I ss B C E > off 4.0 B C E F F u S off u P off

5 TRANSISTORES FET e IGBT 5 Sección de un transistor FET integrado Los portadores circulan en sentido horizontal por el canal Se utilizan difusiones N++ adicionales para disminuir la resistencia de los contactos

6 TRANSISTORES FET e IGBT 6

9 TRANSISTORES FET e IGBT 9. Transistores de Efecto de Campo de Puerta Aislada. MOSFET de Enriquecimiento o Acumulación RENAOR RENAOR G PUERTA S u S G PUERTA S u S CANAL N FUENTE CANAL P FUENTE CANAL N V S G V GS renador Puerta Fuente S N N Al Si O P Substrato Importante: Presentan diodo parásito entre (cátodo) y S (ánodo) (ma) 5 u Scont = -umb A 10 (ma) A I ss B C E <umb 6.0 F E C B F u S umb

10 TRANSISTORES FET e IGBT 10 (ma) 5 u Scont = -umb A 10 (ma) A I ss B C E <umb 6.0 F E C B F u S umb =0 =0 =0 =0 =u S /r S u S =f( ) u S r S =g( ) u S CORTE Condiciones: <umbral, u S >0 ACTIVA Condiciones: >umbral, u S >u Scont ZONA RESISTIVA Condiciones: >umbral, u S <u Scont En zona activa: o bien: donde: i i = k I ( v v ) GS GSumbral 1 v GS v = ss GSumbral I ss = v k GSumbral

11 TRANSISTORES FET e IGBT 11. MOSFET de Empobrecimiento o eplexión RENAOR RENAOR G PUERTA S u S G PUERTA S u S CANAL N FUENTE CANAL P FUENTE Tienen un canal predifundido: Canal Predifundido (Tipo N) V S CANAL N G V GS renador Puerta Fuente S N N Al Si O P Substrato (ma) 5 u Scont = -off A.0 (ma) A I ss B C E <off -.0 F E C B I ss F u S off u P u Soff En activa: i I u 1 u = GS ss GSoff

12 TRANSISTORES FET e IGBT 1 Sección de un transistor MOSFET Estructura Metal-Óxido-Semiconductor para el condensador de puerta (gate) Circulación horizontal de portadores Transistor MOSFET Vertical (VMOS) La puerta y el canal tiene forma de "V" La circulación de portadores es vertical, lo que reduce la resistencia serie Esta estructura se emplea en transistores MOSFET de potencia para manejar corrientes y tensiones elevadas Presentan un diodo parásito entre (cátodo) y S (ánodo)

16 TRANSISTORES FET e IGBT Transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT) Se emplean en aplicaciones de Electrónica de Potencia, trabajando en conmutación Combinan la facilidad de gobierno de puerta de los FET con las buenas características de conducción de los bipolares Se elimina el diodo parásito de los MOSFET y se disminuye la caída de tensión en saturación SÍMBOLO CIRCUITO EQUIVALENTE Colector Puerta Colector Emisor ~ Puerta Emisor i C (A) 6 V GE = V 7 V 6 V 5 V 4 V (umbral) u CEsat u CE I C (ma) V GE V GE_umbral

22 TRANSISTORES FET e IGBT