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TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
Transistores de efecto de campo de juntura
JFET - MESFET
Transistores de Efecto de Campo de Compuerta AisladaIGFET o MOSFET
TRANSISTORESDE EFECTODE CAMPO
El campo eléctrico generado por la
tensión aplicada al terminal de puerta
controla la corriente drenaje - fuente
canal Ncanal P
Dispositivosunipolares ysimétricos
G
D
S
iD
+
-
v DS
+
-
vGS
Funcionamiento asimilable al de una fuente de corriente
controlada por tensiónDrenaje y fuente se
distinguen por el sentido de circulaciónde corriente
La tensión puerta-fuente (vGS) modula el ancho del canal y controla la conducción entre
drenaje y fuenteEl terminal de control (puerta)
no maneja corriente salvo pequeñas corrientes de fuga
(IG ≈ 0)
La diferencia entre drenaje y fuente estádeterminada por el
sentido de circulación de corriente
(el drenaje es el terminal por donde ingresa la corriente)
Opera con la juntura puerta-canal polarizada
inversamente.vGS controla conducción
drenaje-fuente
PVSi <SGv0) >= SDSGD ( f v,vi
0=⇒> DPV Si iv SGtensión de contracción
del canal o de pinch-off
0<PV JFET canal N ⇒vGS ≤ 0NJFET
G
G
S
D
w
2a
2b(x)
puerta P +
canal N
2a
JFET canal N
JFETtransistor de efecto de campo de juntura
PN D
S
G G
D
S
N-JFET
V < 0PN
Zona deplección con VGS grande
Flujo electrones
IG=0
zona resistiva u óhmicazona de estrangulación o
saturación del canal0<< SGvPV
0=⇒< DPV iv SGzona de corte
i D
v DS
i D
v DS
v GS
v GS = 0
v GS = - 0,5 V
v GS = - 1 V
v GS = - 1,5 V
v GS = - 4 V
TENSION DRENAJE-FUENTE PEQUEÑASNJFET
IDSS
2
2 1-
G S D S D SD D S S
P P P
v v vi I
V V V
= − −
zona resistiva u óhmica
( )
1-1
( )1 12
D SD O N
D
G SD O N P D S S
P
vi
vV I
V
r
r
δδ
−
=
= −
D S G S PSi v v V<< −
2 1-
G S D SD DSS
P P
v vi I
V V
≈ −
i D
TENSION DRENAJE-FUENTE PEQUEÑA
iD
vGS
vDS
0<< SGPV v
0>−≤ PSGDS Vvv
NJFET
zona de estrangulación o saturación del canal o de corriente constante i D
v DS
v GS = 0
v GS = - 0,5 V
v GS = - 1 V
v GS = - 1,5 V
v GS = - 4 V
0P G SV v< < 0DS G S Pv v V≥ − >
.
1
G S
D S D SD S
D DV cte
v vi i
r δ λδ λ
+= =
21D S S G SD
mG S P P
I vigv V Vδδ
= = − −
( ) 1 1 0,05 /D Sv Vλ λ+ ≈ ≤
V
iD
vGS
P
2
1 G SD D S S
P
vi I
V
≅ −
( )2
1 1G SD D S S D S
P
vi I v
Vλ
= − +
IDSS
NJFET
zona de estrangulación o saturación del canal o de corriente constante i D
v DS
v GS = 0
v GS = - 0,5 V
v GS = - 1 V
v GS = - 1,5 V
v GS = - 4 V
0<< SGPV v 0>−≥ PSGDS Vvv
( )2
1 1G SD DS S DS
P
vi I v
Vλ
= − +
( )
1 1
0, 05 /
D Sv
V
λ
λ
+ ≈
≤
GS
DS
D V cte.
DS
D
1
D S
D S
vi
vi
r
r
δδ
λλ
=
+=
DSS GS
P P
IV V
21m
vg
= − −
V
iD
vGS
P
GSDSS
P
IV
2
1D
vi
≅ −
IDSS
D
GSm
igv
δδ
=
VGSQ = VGG
VDD
VDD/ R
R
VDD
vovi
+
-
+
-VGG
2
1 QG SD D S S
P
VI I
V
= −
2
1 Q
Q
DD DSD
G SD D S S
P
V viR
VI I
V
−=
= −
Recta de carga
0<< SGvPV 0>−≤ PVSGDS vv
0<< SGvPV 0>−≥ PVSGDS vv
2SDD
SGSD
vi
vv
2P
SSD
P
VI
V iS
=⇒
−=
Corregir en apunte
Corregir en apunte
Límite continuo entre zona
resistiva y zona de saturación del canal.
Tensiones de rupturaMáxima tensión que se puede aplicar entre dos terminales.
tensión que provoca ruptura por avalancha en la juntura
iD
vDS
NJFET
PSG VSi << v0 0) <= SDSGD ( f v,vi
0=⇒> DPSG V Si iv
PJFET JFET canal P ⇒ VP ≥ 0
Puerta polarizada inversamente ⇒ vGS ≥ 0
P-JFETD
S
G G
D
SV > 0PP
0N NP GSSi V v< < 0
P PGS PSi v V< <conducción
D S G S Pv v V<< − 2 1 G S D SD D S S
P P
v vi I
V V
≈ −
( )D ONr
DS G S Pv v V≥ −
2
1 GSD DSS
P
vi IV
≅ −
21D S S G S
mP P
I vg
V V
= −
1 D SD S
D
vi
r λλ
+=
V
iD
vGS
P
0G S P
D
v V
i
>
=
corte P-JFETD
S
G G
D
S0PPV >
D
S
G G
D
S
N-JFET
0NPV <
MESFETtransistor de efecto de campo de juntura metal-semiconductor
Canal:semiconductor compuesto (ArGa)
Puerta: metalInterfase puerta canal:
unión Schottky
ArGan
n+
n+D
G
S
Electronescon alta
movilidad
Dispositivos de alta velocidad
Funcionamiento similar a JFET
Conduce con vGS=0 VT entre –3V y –0,3V
IGFET o MOSFET
Transistores de Efecto de Campode Compuerta Aislada
normalmenteabiertos
enriquecimiento
normalmente en conducción
empobrecimiento
NMOS
MOS de enriquecimiento
MOSFET empobrecimiento
Canal preformado
Normalmente en conducción
Campo eléctrico
vista superior
drenajefuente puerta
canal
nSustrato p
S DG
n
canal
N M O S
enriquecimiento
empobrecimiento
PMOSNMOS
MOSFET enriquecimiento
NMOS ⇒ VT > 0 PMOS ⇒ VT < 0
Normalmente cortado
Normalmente cortado
vGS < VT ⇒ iD = 0 vGS>VT ⇒ iD=f(vGS,vDS)
NMOS ⇒ VT > 0 PMOS ⇒ VT < 0enriquecimiento
( ) 212 -2D GS T DS DSi K v V v v = −
( ) 212 -2D N ox GS T DS DS
Wi C v V v vL
µ = −
vGS > VT
NMOS ⇒ VT > 0
vDS < vGS - VT
zona resistiva u óhmica
iD
vGS
TENSION DRENAJE-FUENTE PEQUEÑAS
vDS
( )[ ] 1−−=δδ
= TGScte.VD
DSON V2K
SG
r vi
v
enriquecimiento
( )2 -D GS T DSi K v V v≅
-DS GS Tv v V<< ⇒
vGS>VT vDS >vGS–VT
.
1
G S
D S D SD S
D DV cte
v vi i
r δ λδ λ
+= =
( ) ( )SDTSGD VK vvi λ+−= 12
zona de estrangulación o saturación del canalo de corriente constante enriquecimiento
( )2Dm G S T Q
G S Q
ig K v Vvδδ
= = −
VT
i D
vGS
QIDQ
VGSQ
Si vGS > VT
depende de la geometría
=
LWCµK oxN
depende de la tecnología
si vDS > vGS – VT
( )2TSGD VK −≅ vi
conducción
( )[ ]DSTGSD V-K vvi 2=
si vDS < vGS – VTNMOS
MOSFET empobrecimiento
NMOS
PMOS
V
iD
vGS
P
( )2TSGD VK −≅ vi
Compensaciónde efectos
Dependencia de la Temperatura
( ) ( ) Cº%
DR
TT 0,7TT
R↓⇒
µ=µ i
5,1
movilidad de portadores
iD → disminuye
VP disminuye si aumenta T
iD → aumenta
CºmV-2,2varíaVP ≈
GSmD vgi ∆=∆Si
deriva nula
Limitaciones de potenciaPotencia = iD v DS ≤ PMAX
Datos fabricante
JFET IDSS ,VP
PMÄX
BVGSO, BVDSO
MOSFET VT , K (iD@vGS)PMÄX
BVGSO, BVDSO
JFET: tensión pico inverso juntura BVGSO = BVGDO (30 a 50V)
MOSFET: tensión de ruptura del aislanteBVGSO = BVGDO (100V o más)
Tensiones de RupturaBVDSO
JFET (20 a 40V)
MOSFET (≥30)