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Transistor de efecto de campo de unión JFET( Junction field-effect transistor) Características: Funciona con base al efecto de un campo eléctrico de una.

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Presentación del tema: "Transistor de efecto de campo de unión JFET( Junction field-effect transistor) Características: Funciona con base al efecto de un campo eléctrico de una."— Transcripción de la presentación:

1 Transistor de efecto de campo de unión JFET( Junction field-effect transistor) Características: Funciona con base al efecto de un campo eléctrico de una unión PN que afecta el movimiento de los portadores. Es un dispositivo unipolar. Solo un tipo de portador es responsable de casi toda la corriente que circula entre el dreno y la fuente. Tiene una alta resistencia de entrada, en comparación con el transistor bipolar. Es relativamente menos sensible a la temperatura e inmune a la radiación. Tiene poca ganancia y es más económico de producir que el bipolar.

2 Transistor de efecto de campo de unión JFET( Junction field-effect transistor) Existen varios transistores basados en el efecto de campo: JFET (Juction field-effect transistor). MOSFET ( metal oxide semiconductor field effect transistor). MESFET (Metal semiconductor field effect transistor)

3 Transistor de efecto de campo de unión JFET( Junction field-effect transistor) Estructura del transistor JFET tipo N (NJFET) Región N Región P+ Fuente Dreno Puerta S D G Símbolo eléctrico D S G El cuerpo del semiconductor es tipo N

4 Transistor de efecto de campo de unión JFET( Junction field-effect transistor) Estructura del transistor JFET tipo P (PJFET) Región P Región N+ Fuente Dreno Puerta S D G Símbolo eléctrico D S G El cuerpo del semiconductor es tipo P

5 El transistor JFET Modulación de la conductancia del canal en la JFET. Efecto de V G Región N Región P+ Puerta S V G =-1V I D1 Región N Región P+ Puerta S V G =-2V VDVD Región N Región P+ Puerta S V G =-4V VDVD La zona de vaciamiento (agotamiento) crece a medida que aumenta V G (en valor absoluto): VDVD I D2 R 1 =V D /I D1 I D3 R 2 =V D /I D2 R 3 =V D /I D3 R 3 > R 2 > R 1

6 El transistor JFET Efecto del aumento de V D. Dejando constante VG. Región N Región P+ Puerta S V G =-1V I D1 La zona de vaciamiento (agotamiento) crece hacia el lado del dreno V D2 > V D1 V D1 Región N Región P+ Puerta S V G =-1V I D2 V D2 Hay dos efectos: Crece V D y crece R El efecto neto es El aumento de la Corriente (I D2 > I D1 )

7 El transistor JFET Efecto del aumento de V D. Dejando constante VG. La zona de vaciamiento (agotamiento) se tocan Condición de pinchoff Región N Región P+ Puerta S V G =-1V I D3 V D3 La corriente deja de crecer. Se satura.

8 El transistor JFET Curvas características del JFET.

9 El transistor JFET Recordemos del estudio del diodo: P+ n W Va Ancho de la zona de agotamiento El ancho de la zona de agotamiento también es W = x n + x p, Con V j = V bi -V a Con N A >> N D, x n >> x P, luego Wx n De esta manera: Luego: -x p xnxn

10 El transistor JFET Región P+ G S DVDVD VGVG W(x) Regiones de agotamiento x y L a a 2a región N IDID Cuando las regiones de Agotamiento justo se tocan en el dreno, el voltaje en el dreno lo llamaremos V SAT V D V SAT : z

11 El transistor JFET El voltaje V DG necesario para que las regiones de vaciamiento se toquen, se denomina voltaje de pinch-off (de estrangulamiento del canal): La resistencia del canal se puede calcular por: A n Profundidad de la región N hacia z….

12 Modelo del transistor JFET Hipótesis consideradas para la deducción del modelo ideal: La longitud del canal se asume grande. La movilidad de los portadores se considera constante, no obstante las intensidades de campo considerables que pueden aparecer en la zona de agotamiento. Aproximación de canal gradual: se asume que d y /dy >> d x /dx El cambio del ancho de la zona vaciamiento depende del voltaje entre la puerta y el canal. Esto permite usar la ecuación de Poisson en una dirección.

13 Modelo del transistor JFET Región P+ G S VDVD VGVG W(x) Regiones de agotamiento x y L a a 2a región N IDID Mientras la zonas de Agotamiento no se toquen: vxvx Potencial en x Velocidad de arrastre z

14 Modelo del transistor JFET La velocidad de deriva( arrastre) de los electrones está dada por: Asumiendo la hipótesis de canal gradual y usando la ecuación del diodo: Luego:

15 Modelo del transistor JFET La corriente esta dada por: Lo cual conduce (x va desde 0 a L, y V x va desde 0 a V D )

16 Modelo del transistor JFET Asumiendo la corriente constante: La corriente quedaría: Esta ecuación es valida en la región lineal hasta que se llega a la condición de pinch off.

17 Modelo del transistor JFET Como: La corriente quedaría: Cuando se llega a saturación (pinch-off), la corriente permanece constante así aumente V D. La corriente quedaría con el valor cuando V D = V SAT, donde: Y definiendo Se llama Conductancia del canal

18 Modelo del transistor JFET Como V D =V SAT, en el inicio de la saturación la corriente de Saturación se puede calcular haciendo: La corriente de saturación quedaría: Se define voltaje umbral (V T ) o voltaje de apagado (turn-off), el voltaje de puerta V G que hace V SAT = 0 y I D = 0, luego:

19 Modelo del transistor JFET La característica de corte se encuentra cuando V SAT =0. Se define voltaje umbral (V T ) o voltaje de apagado o de corte (turn-off), el voltaje de puerta V G que hace V SAT = 0 y I D = 0, Luego, : Observe que la corriente vale cero, si V D =0 y V G =V bi -V p

20 Conductancia del transistor JFET Se define la conductancia g d del canal del transistor como: Luego g d sería en la zona lineal: Para V D << (V bi -V G ):

21 Transconductancia del transistor JFET Se define la transconductancia g m del transistor como: Luego g m sería en la zona de saturación sería:

22 Transistor JFET -Ejercicio - Como serían las ecuaciones de corriente para un transistor JFET tipo P (canal P). -Cuales serían las capacitancias asociadas al JFET


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