Introducción a la Electrónica

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1 Introducción a la Electrónica
Transistores de efecto de campo 12/08/2008 Introducción a la Electrónica

2 Introducción a la Electrónica 2008
Características La corriente es controlada a travez de un campo eléctrico establecido por el voltaje aplicado en el terminal de control. En los FET la corriente es conducida por un unico tipo de portador (electrones o lagunas). En los 60’s se fabricaron los primeros transistores FET. Los FET son de tamano muy reducido (mucho menor que los transistores bipolares). El proceso de fabricación es muy sencillo. Su uso esta muy expandido en circuitos integrados. 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

3 Introducción a la Electrónica 2008
Familias de FETs MOSFET de enriquecimiento MOSFET de empobrecimiento JFET: FET de juntura CMOS 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

4 Introducción a la Electrónica 2008
MOSFET MOSFET canal-N o de enriquecimento SiO2 – Dioxido de silicio (aislante) Substrato-source – JUNTURA PN Substrato-drain – JUNTURA PN Substrato Source Drain 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

5 Introducción a la Electrónica 2008
MOSFET – canal N Si Vgs es positivo, las lagunas son repelidas por el campo ubicado en la región del susbstrato que se encuentra debajo del gate dejando una región de depleción En la zona de depleción quedan portadores de carga negativos sin neutralizar. Una región N que conecta el drain y el source es creada. Si se aplica un voltaje entre source-drain, existe un flujo de corriente en el canal N inducido 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

6 Operación en la región resistiva
El voltaje Vgs minimo que crea un canal para la circulación de corriente se denomina tensión de umbral (threshold voltage) Vt Vgs La tension Vgs controla a travez del campo eléctrico la cantidad de carga en el canal inducido Al incrementarse Vgs, mas electrones hay disponibles para la conduccion de corriente 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

7 Introducción a la Electrónica 2008
Conducción en MOSFETs Vgs=0 Vds>0 Junturas PN en inversa Id=0 El potencial positivo atrae electrones que se acumulan debajo de la capa de oxido -> Se crea un canal N Vgs>0 Vds=0 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

8 Introducción a la Electrónica 2008
Conducción en MOSFETs Si Vgs se sigue aumentando, se produce el proceso de inversión. Vgs>Vt (voltage de umbral) Si Vgs>Vt y Vds se incrementa, la capa de depleción del drain aumenta. Si se continua aumentando Vds, el canal finalmente se corta. Esta tensión se denomina Tension de pinched-off (Vp). La corriente se mantiene constante 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

9 Tensión de pinched-off
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10 Introducción a la Electrónica 2008
Conducción en MOSFETs Región triodo: Vgs>Vt Región de saturación 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

11 Introducción a la Electrónica 2008
Region de saturación 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

12 Introducción a la Electrónica 2008
Corriente de drain La carga en la porción dx del canal es: Capacitor de placas paralelas formado entre el canal y el electrodo de gate Permitividad oxido de silicio Espesor de la capa de oxido de silicio Campo eléctrico creado por V(x) el campo E produce el desplazamiento de los electrones hacia el drain Considerando que la corriente es constante en todos los puntos del canal 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

13 Introducción a la Electrónica 2008
Corriente de drain Reordenando los terminos de la ecuación y resolviendo un par de integrales, se obtiene: Región Triodo Región de saturación 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

14 MOSFET de enriquecimiento
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15 Ecuaciones – Región triodo
El FET se comporta una resistencia controlada por tensión 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

16 Ecuaciones – Región saturación
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17 Introducción a la Electrónica 2008
Modelo equivalente 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

18 Introducción a la Electrónica 2008
CANAL N vs CANAL P 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

19 MOSFET de empobrecimiento
Existe un canal entre el drain y el source. En el caso de un MOSFET canal N, existe un canal de material N entre el drain y el source Puede operar como un MOSFET de enriquecimiento MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO (DEPLETION) 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

20 MOSFET de empobrecimiento
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21 Introducción a la Electrónica 2008
Canal N y Canal P 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

22 Polarización de MOSFETS
Id=0.4ma, Vd=+1v NMOS con: W= saturación 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

23 Introducción a la Electrónica 2008
Polarización - 2 Parámetros NMOS Si Id=0.4mA Hallar R, Vd 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

24 Introducción a la Electrónica 2008
Polarización 3 Parámetros: Hallar corrientes y tensiones en el circuito 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

25 Introducción a la Electrónica 2008
Polarización 4 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

26 Introducción a la Electrónica 2008
Amplificadores Para reducir la distorsión no lineal, la senal de entrada debe ser pequeña 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

27 Introducción a la Electrónica 2008
Amplificadores 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

28 Amplificadores - Ejemplo
Parámetros Hallar Ganancia de tensión Impedancia de entrada Impedancia de salida 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

29 Configuraciones básicas
Source común drain común gate común 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

30 Introducción a la Electrónica 2008
JFET Es un dispositivo formado por un canal de material semiconductor por el cual fluye una corriente. La corriente puede ser controlada por medio de las tensiones Vds y Vgs. El jfet presenta una elevada impedancia de entrada (mayor que el transistor bipolar). 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

31 JFET – Principio de operación
Para Vgs=0 y Vds>0, existe circulación de corriente entre drain y source (Id). Si Vgs<0, el canal comienza a reducirse, su resistencia aumenta y la corriente Id disminuye. Para Vds pequeno, el canal es de tamano uniforme. El JFET opera como una resistencia cuyo valor se ajusta variando Vgs 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

32 JFET – Principio de operación
Si se continua incrementando la tensión Vgs, la capa de depleción se sigue ensanchando. Existe un valor de Vgs donde el canal desaparece. Esta el la tensión Vgs de pinched-off 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

33 JFET - Principio de operación
|Vgs|<Vp. Si se incrementa Vds, la capa de depleción se ensancha. El canal tiene una forma no-uniforme (embudo). Si se continua aumentando Vds, el canal se corta. La corriente de drain se satura 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008

34 JFET – Tensión y corriente
Las ecuaciones son similares al MOSFET de empobrecimiento 01/04/2017 Introducción a la Electrónica 2008