introducción a la electrónica
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Introducción a la Electrónica. Transistores de efecto de campo. 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). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
12/08/2008 Introducción a la Electrónica - 2008
Introducción a la Electrónica
Transistores de efecto de campo
21/04/23 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.
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Familias de FETs
MOSFET de enriquecimiento MOSFET de empobrecimiento JFET: FET de juntura CMOS
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MOSFET
MOSFET canal-N
o de enriquecimento
SiO2 – Dioxido de silicio (aislante)
Substrato-source – JUNTURA PNSubstrato-drain – JUNTURA PN
Source Drain
Substrato
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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
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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
Al incrementarse Vgs, mas electrones hay disponibles para la conduccion de corriente
Vgs
La tension Vgs controla a travez del campo eléctrico la cantidad de carga en el canal inducido
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Conducción en MOSFETs
Vgs=0
Vds>0
Junturas PN en inversa
Id=0
Vgs>0
Vds=0
El potencial positivo atrae electrones que se acumulan debajo de la capa de oxido -> Se crea un canal N
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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
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Tensión de pinched-off
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Conducción en MOSFETs
Región triodo: Vgs>VtRegión de saturación
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Region de saturación
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Corriente de drainLa 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 silicioCampo 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
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Corriente de drain
Región Triodo
Región de saturación
Reordenando los terminos de la ecuación y resolviendo un par de integrales, se obtiene:
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MOSFET de enriquecimiento
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Ecuaciones – Región triodo
El FET se comporta una resistencia controlada por tensión
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Ecuaciones – Región saturación
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Modelo equivalente
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CANAL N vs CANAL P
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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)
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MOSFET de empobrecimiento
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Canal N y Canal P
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Polarización de MOSFETS
Id=0.4ma, Vd=+1v
NMOS con:
W=
saturación
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Polarización - 2
Parámetros NMOS
Si Id=0.4mAHallar R, Vd
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Polarización 3
Parámetros:
Hallar corrientes y tensiones en el circuito
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Polarización 4
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Amplificadores
Para reducir la distorsión no lineal, la senal de entrada debe ser pequeña
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Amplificadores
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Amplificadores - EjemploParámetros
Hallar-Ganancia de tensión-Impedancia de entrada-Impedancia de salida
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Configuraciones básicas
Source comúngate común drain común
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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).
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JFET – Principio de operación
Para Vgs=0 y Vds>0, existe circulación de corriente entredrain y source (Id).
Si Vgs<0, el canal comienzaa reducirse, su resistencia aumenta y la corriente Id disminuye.
Para Vds pequeno, el canales de tamano uniforme. El JFET opera como una resistencia cuyo valor
se ajusta variando Vgs
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JFET – Principio de operación
Si se continua incrementandola tensión Vgs, la capa de depleción se sigue ensanchando.
Existe un valor de Vgs donde elcanal desaparece.Esta el la tensión Vgs de pinched-off
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JFET - Principio de operación
|Vgs|<Vp.
Si se incrementa Vds, la capa de depleción se ensancha.El canal tiene una formano-uniforme (embudo).
Si se continua aumentando Vds, el canal se corta.
La corriente de drain se satura
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JFET – Tensión y corriente
Las ecuaciones son similares al MOSFET de empobrecimiento