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.

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)

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

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

El transistor JFET Modulación de la conductancia del canal en la JFET. Efecto de VG VG=-1V VG=-2V Región N Región P+ S Región N Región P+ S VD VD ID1 ID2 Región P+ Región P+ Puerta Puerta R1=VD/ID1 R2=VD/ID2 VG=-4V La zona de vaciamiento (agotamiento) crece a medida que aumenta VG (en valor absoluto): Región N Región P+ S VD ID3 R3 > R2 > R1 Región P+ R3=VD/ID3 Puerta

El transistor JFET Efecto del aumento de VD. Dejando constante VG. VG=-1V Región N Región P+ S VD1 La zona de vaciamiento (agotamiento) crece hacia el lado del dreno VD2 > VD1 ID1 Región P+ Puerta VG=-1V Hay dos efectos: Crece VD y crece R El efecto neto es El aumento de la Corriente (ID2 > ID1) Región N Región P+ S VD2 ID2 Región P+ Puerta

El transistor JFET Efecto del aumento de VD. Dejando constante VG. La zona de vaciamiento (agotamiento) se tocan Condición de “pinchoff” VG=-1V Región N Región P+ S VD3 ID3 La corriente deja de crecer. Se satura. Región P+ Puerta

El transistor JFET Curvas características del JFET.

El transistor JFET Recordemos del estudio del diodo: Va Ancho de la zona de agotamiento P+ n Con Vj = Vbi-Va W -xp xn El ancho de la zona de agotamiento también es W = xn + xp, Con NA>> ND, xn >> xP, luego W≈xn De esta manera: Luego:

El transistor JFET Regiones de agotamiento W(x) a D VD S 2a región N Región P+ W(x) a D VD S 2a región N ID a W(x) Cuando las regiones de Agotamiento justo se tocan en el dreno, el voltaje en el dreno lo llamaremos VSAT VDVSAT : Región P+ G VG L y z x

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

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.

Modelo del transistor JFET Regiones de agotamiento Región P+ Potencial en x W(x) a VD S 2a vx región N ID a W(x) Mientras la zonas de Agotamiento no se toquen: Región P+ G VG L y z x Velocidad de arrastre

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:

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

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”.

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

Modelo del transistor JFET Como VD=VSAT, en el inicio de la saturación la corriente de Saturación se puede calcular haciendo: La corriente de saturación quedaría: Se define voltaje umbral (VT) o voltaje de apagado (“turn-off”), el voltaje de puerta VG que hace VSAT= 0 y ID = 0, luego:

Modelo del transistor JFET La característica de corte se encuentra cuando VSAT=0. Se define voltaje umbral (VT) o voltaje de apagado o de corte (“turn-off”), el voltaje de puerta VG que hace VSAT= 0 y ID = 0, Luego, : Observe que la corriente vale cero, si VD=0 y VG=Vbi-Vp

Conductancia del transistor JFET Se define la conductancia gd del canal del transistor como: Luego gd sería en la zona lineal: Para VD << (Vbi-VG):

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

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