FET y mosFET

FET (Field Efect Transistor)
Transistor de efecto del campo. Esta formado por una barra de semiconductor N o P
que se llama el canal, tiene un cinturón o estrechamiento del otro tipo de
semiconductor, los extremos del canal se unen a terminales D(drain, drenaje) y S
(Source, surtidor o fuente), el cinturón se une al terminal G (Gate, compuerta).
Al aplicar voltaje entre D y S (VDS) se forma una corriente ID que depende de la
resistencia del canal, si se aplica un voltaje VGS negativo (G = -, S = +) el diodo
formado por el cinturón y el canal queda en inverso y no hay corriente de
compuerta (IG = 0) pero el voltaje negativo es G repele las cargas negativas que
pasan por el canal que aparece como un aumento de resistencia y la corriente ID
disminuye, haciendo mayor o menor la magnitud de VGS haremos que ID
disminuya o aumente, así se obtiene un control de ID, siendo la variable de control
del voltaje VGS.
En el FET la relación entre ID y VGS está dada por la
ecuación de Schotkley:
ID = IDSS (1 - (VGS/VP))²
IDSS y VP son constantes características de cada tipo o
referencia de transistor, se obtienen en las hojas de
especificaciones del fabricante. Los circuitos de polarización
de FET y MOSFET se encuentran en la Tabla No. 3 donde el
punto de trabajo se da por el corte de la parábola de la
ecuación de Schotkley y la recta de carga del circuito.
Los transistores FET y MOSFET se usan como amplificadores, donde su
característica más importante es su alta impedancia de entrada por efecto de IG =
0.
Ventajas y desventajas del FET
Las ventajas del FET pueden resumirse como sigue:
1. Son dispositivos sensibles a la tensión con alta impedancia de entrada (del
orden de 107 W ). Como esta impedancia de entrada es considerablemente
mayor que la de los BJT, se prefieren los FET a los BJT para la etapa de
entrada de un amplificador multietapa.
2. Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT.
3. Los FET so más estables con la temperatura que los BJT.
4. Los FET son, en general, más fáciles de fabricar que los BJT pues suelen
requerir menos pasos de enmascaramiento y difusiones. Es posible fabricar
un mayor número de dispositivos en un circuito integrado (es decir, puede
obtener una densidad de empaque mayor).
5. Los FET se comportan como resistores variables controlados por tensión
para valores pequeños de tensión de drenaje a fuente.
6. La alta impedancia de entrada de los FET les permite almacenar carga el
tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de
almacenamiento.
7. Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar
corrientes grandes.
Existen varias desventajas que limitan la utilización de los FET en algunas
aplicaciones:
1. Los FET exhiben una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta
capacitancia de entrada.
2. Algunos tipos de FET presentan una linealidad muy pobre.
3. Los FET se pueden dañar al manejarlos debido a la electricidad estática.
Tipos de FET
Se consideran tres tipos principales de FET:
1. FET de unión (JFET)
2. FET metal óxido semiconductor de empobrecimiento
empobrecimiento)
3. FET metal óxido semiconductor de enriquecimiento
enriquecimiento)
(MOSFET
de
(MOSFET
de
MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MOSFET significa "FET de Metal Oxido Semiconductor" o FET de compuerta
aislada.
Es un tipo especial de transistor FET que tiene una versión NPN y otra PNP. El NPN
es llamado MOSFET de canal N y el PNP es llamado MOSFET de canal P.
Una delgada capa de material aislante formada de dióxido de silicio (SiO 2)
(también llamada "sílice") es colocada del lado del semiconductor y una capa de
metal es colocada del lado de la compuerta (GATE)
En el MOSFET de canal N la parte "N" está conectado a la fuente (source) y al
drenaje(drain).
En el MOSFET de canal P la parte "P" está conectado a la fuente (source) y al
drenaje (drain).
En los transistores bipolares la corriente que circula por el colector es controlada
por la corriente que circula por la base. Sin embargo en el caso de los
transistores FET, la corriente de salida es controlada por una tensión de entrada
(un campo eléctrico). En este caso no existe corriente de entrada.
La técnica de fabricación MOS permite obtener dispositivos semiconductores como
transistores y circuitos integrados muy eficientes, con características especiales.
Entre ellas se destacan el bajo consumo de corriente y el fácil manejo en los
circuitos. Por esta razón este tipo de semiconductores se está utilizando mucho en
todos los circuitos electrónicos modernos.
Uno de los tipos de MOSFET, llamado MOSFET DE POTENCIA, que se utiliza para
manejar corrientes altas, se ha vuelto muy popular debido a su capacidad para
controlar fácilmente cargas grandes como motores, bobinas, amplificadores de
audio de gran potencia, etc.
Los transistores MOSFET se pueden dañar con facilidad y hay que manipularlos
con cuidado. Debido a que la capa de óxido es muy delgada, se puede destruir con
facilidad si hay alta tensión o hay electricidad estática.
Principio de operación de un MOSFET
Tanto en el MOSFET de canal N o el de canal P, cuando no se aplica tensión en
la compuerta no hay flujo de corriente entre en drenaje (Drain) y la fuente
(Source)
Para que circule corriente en un MOSFET de canal N una tensión positiva se debe
aplicar en la compuerta. Así los electrones del canal N de la fuente (source) y el
drenaje (Drain) son atraídos a la compuerta (Gate) y pasan por el canal P entre
ellos.
El movimiento de estos electrones, crea las condiciones para que aparezca un
puente para los electrones entre el drenaje y la fuente. La amplitud o anchura de
este puente (y la cantidad de corriente) depende o es controlada por la tensión
aplicada a la compuerta.
En el caso del MOSFET de canal P, se da una situación similar. Cuando se aplica
una tensión negativa en la compuerta, los huecos (ausencia de electrones) del
canal P del drenaje y de la fuente son atraídos hacia la compuerta y pasan a
través del canal N que hay entre ellos, creando un puente entre drenaje y fuente.
La amplitud o anchura del puente (y la cantidad de corriente) depende de la
tensión aplicada a la compuerta.
Debido a la delgada capa de óxido que hay entre la compuerta y el semiconductor,
no hay corriente por la compuerta. La corriente que circula entre drenaje y fuente
es controlada por la tensión aplicada a la compuerta.