EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Concepto Dispositivos
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Diapositiva 1 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Concepto Su funcionamiento se basa en el control de la corriente mediante un campo eléctrico. Dispositivos unipolares La corriente depende únicamente del flujo de portadores mayoritarios Diapositiva 2 ELECTRONICA ANALOGICA JFET MOSFET Transistores de efecto de campo EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Transistores de unión de efecto de campo MOS de deplexión Transistores de unión de efecto de campo y puerta aislada (metal-óxido-semiconductor) MOS de acumulación Diapositiva 3 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO J Ventajas de los FETs frente a los transistores bipolares Fabricación sencilla, ocupando menor espacio en su integración J Son más estables térmicamente J Son relativamente más inmunes a la radiación J Tiene una gran resistencia de entrada (MΩ): se pueden conectar como resistencias de carga en sistemas digitales J No tienen tensión umbral para corriente de drenaje cero: excelentes recortadores y muestreadores de señal J Debido a sus capacidades internas o propias pueden funcionar como elementos de memoria J Tienen menor ruido L Inconvenientes L Como amplificadores, menor producto ganancia-anchura de banda J Diapositiva 4 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO JFET. Morfología, clasificación y símbolos JFET de canal p Fuente Drenaje p n JFET de canal n n Fuente + P + Puerta Entrada Drenaje Puerta Salida Entrada Salida Diapositiva 5 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Polarización del JFET. Fuente S IS Zona de deplexión Puerta Canal n + 2a D 2b(x) ID _ VGG G _ w + VDD Drenaje VDD Diapositiva 6 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Polarización del JFET: Tensión de contracción Vp o de estricción | V GS |>> VDS Zona de deplexión S Canal n 2a D 2b ID IS _ VGS + G VGS = w + VDS _ qND ( a − b)2 2ε b=0 Vp = qND 2 a 2ε IIDD= = 00 Diapositiva 7 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Polarización del JFET. Característica tensiónintensidad + V GS _ + VDS _ VDD Región de corte Diapositiva 8 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica tensión-intensidad: Región óhmica o de no saturación. G_ _ w _ S + 2a ID L _ G 2b VGS-Vp > VDS + D 2awqND µ n VGS ID = 1− L V p 1/2 VDS Diapositiva 9 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Región óhmica o de no saturación: JFET como resistencia variable con tensión (VVD o VDR) G_ _ VGS-Vp > VDS w _ S + + D 2a ID L _ G gd = Conductancia drenadorfuente I D 2awqND µ n VGS = 1− VDS L V p 1/ 2 VGS=0 rd ( ON ) = ∆VDS L = ∆I D 2awqND µ n Diapositiva 10 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Región de saturación: Característica de transferencia G_ _ _ S + + L’ Portadores mayoritarios (electrones) VGS-Vp< VDS _ G Zona de deplexión ID I DS V = I DSS 1 − GS V p Canal de ancho mínimo δ 2 Diapositiva 11 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica tensión-intensidad: Región de corte Región de corte |V |> |VP|| |VGS GS|> |V P IIDD= = 00 Diapositiva 12 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica tensión-intensidad: Región de ruptura Diapositiva 13 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuitos amplificadores básicos con JFETs (SC) n Circuito autopolarizado o polarización de fuente Equivalente Thevenin Diapositiva 14 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuitos amplificadores básicos con JFETs (SC) n Circuito autopolarizado o polarización de fuente Condicionesde decontinua continua ••Condiciones VGG = VGS + RS I DS VDD = (R D + RS )I DS + VDS 2 V I DS ≅ I DSS 1 − GS V p Condicionesde dealterna alterna ••Condiciones iD − I DSQ = − vDS − V DSQ Rp Diapositiva 15 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO MOSTFETs. Morfología, clasificación y símbolos MOST MOST de de acumulación acumulación Puerta Fuente Drenaje Aluminio n p + n Puerta Fuente Aluminio SiO2 + P (subtrato) Entrada MOST MOST de dedeplexión deplexión + pn n Drenaje SiO2 n+ P (subtrato) Salida Entrada Canal Canal nn Salida Diapositiva 16 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO MOSTFET. Morfología, clasificación y símbolos MOST MOST de de acumulación acumulación Puerta Fuente Drenaje Aluminio p+ p Puerta Fuente Aluminio SiO2 p+ n (subtrato) Entrada MOST MOST de dedeplexión deplexión + pp p Drenaje SiO2 p+ n (subtrato) Salida Entrada Canal Canal pp Salida Diapositiva 17 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Polarización del M0STFET de acumulación. Característica tensión-intensidad Canal Canal nn Fuente _ + pn Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ + Drenaje n+ P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones) Diapositiva 18 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica de transferencia de un NMOS de acumulación: Tensión umbral Canal Canal nn Fuente _ + pn Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ + Drenaje n+ P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones) Diapositiva 19 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica tensión-intensidad: Región óhmica o de no saturación Canal Canal nn Fuente _ pn + VVDS < VVGS VTT DS< GS-- V Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ + Drenaje n+ P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones) Diapositiva 20 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica tensión-intensidad: Región de saturación Canal Canal nn Fuente _ pn + Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ + Drenaje n+ P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones) V DS> VGS- VT Diapositiva 21 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica tensión-intensidad: Región de corte Canal Canal nn Fuente _ pn + Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ + Drenaje n+ P (subtrato) Portadores minoritarios (electrones) VVGS<<VVT GS T IIDD= = 00 Diapositiva 22 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Polarización del M0STFET de deplexión. Canal Canalnncomo comoacumulación acumulación Fuente _ pn + Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ Drenaje + Canal Canalnncomo comodeplexión deplexión Fuente _ Puerta _ Drenaje + _____ +++++ +++++ _____ n+ pn + P (subtrato) Portadores mayoritarios (electrones) +++ ++ n+ P (subtrato) Cargas descubiertas (impurezas dadoras) Diapositiva 23 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Polarización del M0STFET de deplexión. Característica tensión-intensidad Fuente _ pn + Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ Drenaje + n+ P (subtrato) Fuente _ Puerta _ Drenaje + _____ +++++ +++++ _____ pn + +++ ++ n+ P (subtrato) Diapositiva 24 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Característica de transferencia del M0STFET de deplexión. Fuente _ Puerta _ Drenaje + Fuente _ _____ +++++ +++++ _____ pn + +++ ++ n+ P (subtrato) pn + Puerta + _+++++ ____ +++++ ___ __ Drenaje + n+ P (subtrato) Diapositiva 25 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuitos amplificadores básicos con MOSTs de acumulación (SC) n Circuito autopolarizado o polarización de fuente Equivalente Thevenin Diapositiva 26 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuitos amplificadores básicos con MOSTs de acumulación (SC) n Circuito autopolarizado o polarización de fuente Condicionesde decontinua continua ••Condiciones VGG = VGS + RS I DS VDD = (RD + RS )I DS + VDS I DS ≅ kn (VGS − VT ) 2 Condicionesde dealterna alterna ••Condiciones iD − I DSQ = − vDS − VDSQ Rp Diapositiva 27 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuito inversor MOSFET n Concepto: Puerta lógica NO ( Y = A ) A Y 0 1 1 0 V i V 0 0 VD D V D D V D D -IR Diapositiva 28 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuito inversor MOSFET n Carga saturada. Puerta lógica NO (Y = A ) A Y 0 1 1 0 V i V 0 0 V D D -V T VDD VO N Diapositiva 29 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuito inversor MOSFET n Carga no saturada: Puerta lógica NO ( Y = A) A Y 0 1 1 0 V i V0 0 VDD VDD V ON Diapositiva 30 ELECTRONICA ANALOGICA EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Circuito inversor CMOSFET n Puerta lógica NO ( Y = A ) A Y 0 1 1 0 Vi V0 0 VD D VD D 0
