martes, 24 de abril de 2012

FET-MOSFET


TRANSISTOR FET.
Definición:
 FET Transistor de Efecto Campo (Field-Effect Transistor o FET, en inglés)
Es un dispositivo de tres terminales y dos junturas, creado en un material semiconductor sólido cristalino (generalmente germanio, silicio, ó arseniuro de galio) con diferentes contaminaciones, que permite regular la circulación de una corriente eléctrica mediante una corriente de control, mucho menor.  Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial.
Simbología del Transistor FET
La figura muestra  el croquis de un FET con canal N




 Símbolos gráficos para un FET de canal N






Símbolos gráficos para un FET de canal P
Fundamento de transistores de efecto de campo:
Los transistores son tres zonas semiconductoras juntas dopadas alternativamente con purezas donadoras o aceptadoras de electrones.
Su estructura y representación se muestran en la tabla.
Modelo de transistor FET canal n

Modelo de transistor FET canal p


Las uniones Puerta-Drenador y la Surtidor-Puerta están polarizadas en inversa de tal forma que no existe otra corriente que la inversa de saturación de la unión PN.
La zona n (en el FET canal n) es pequeña y la amplitud de la zona de deplexión afecta a la longitud efectiva del canal. La longitud de la zona de deplexión y depende de la tensión inversa (tensión de puerta).
Zonas de funcionamiento del transistor de efecto de campo (FET):
  • ZONA ÓHMICA o LINEAL: En esta zona el transistor se comporta como una resistencia variable dependiente del valor de VGS. Un parámetro que aporta el fabricante es la resistencia que presenta el dispositivo para VDS=0 (rds on), y distintos valores de VGS.
  • ZONA DE SATURACIÓN: En esta zona es donde el transistor amplifica y se comporta como una fuente de corriente gobernada por VGS

3. ZONA DE CORTE: La intensidad de drenador es nula (ID=0).
































A diferencia del transistor BJT, los terminales drenador y surtidor del FET pueden intercambiar sus papeles sin que se altere apreciablemente la característica V-I (se trata de un dispositivo simétrico).

La operación de un FET de CANAL P es complementaria a la de un FET de CANAL N, lo que significa que todos los voltajes y corrientes son de sentido contrario.
Entre las principales aplicaciones de este dispositivo podemos destacar:
APLICACIÓN
PRINCIPAL VENTAJA
USOS
Aislador o separador (buffer)
Impedancia de entrada alta y de salida baja
Uso general, equipo de medida, receptores
Amplificador de RF
Bajo ruido
Sintonizadores de FM, equipo para comunicaciones
Mezclador
Baja distorsión de intermodulación
Receptores de FM y TV,equipos para comunicaciones
Amplificador con CAG
Facilidad para controlar ganancia
Receptores, generadores de señales
Amplificador cascodo
Baja capacidad de entrada
Instrumentos de medición, equipos de prueba
Troceador
Ausencia de deriva
Amplificadores de cc, sistemas de control de dirección
Resistor variable por voltaje
Se controla por voltaje
Amplificadores operacionales, órganos electrónicos, controlas de tono
Amplificador de baja frecuencia
Capacidad pequeña de acoplamiento
Audífonos para sordera, transductores inductivos
Oscilador
Mínima variación de frecuencia
Generadores de frecuencia patrón, receptores
Circuito MOS digital
Pequeño tamaño
Integración en gran escala, computadores, memorias
Siempre nos va a interesar estar en la región de saturación, para que la única variable que me controle la cantidad de corriente que pase por el drenador sea la tensión de puerta.

Ecuación de Shockley:

ID=IDSS(1-VGS/Vp)2

Donde:
  • Vp es la tensión de puerta que produce el corte en el transistor FET.
  • IDSS es la corriente máxima de drenador que circula por el transistor, al aumentar VDS, cuando la polarización de la puerta es VSG= 0 vol
PARAMETROS DEL FET

La corriente de sumidero Id es función tanto de la tensión de sumidero Vds como de la puerta Vgs. Como la unión está polarizada inversamente, suponemos que la corriente de puerta es nula, con lo que podemos escribir:
Ig = 0   e      Id = ƒ(Vds, Vgs)
En la zona de estricción (saturación) en que las características son casi rectas (en el gráfico, son horizontales, pero en realidad tienen una pendiente positiva) podemos escribir la respuesta del transistor para pequeños incrementos de Vds y Vgs en esta forma

El parámetro rd se llama resistencia diferencial del sumidero del FET, y es la inversa de la pendiente de la curva. Que como en el gráfico, dicha pendiente es cero (en la realidad, como he dicho antes existe algo de pendiente), entonces la rd es infinita (muy grande).
El parámetro gm se le denomina conductancia mutua o transconductancia, y es igual a la separación vertical entre las características que corresponden a diferencias de valor de Vgs de 1 voltio.


TRANSISTOR MOSFET
Definición: 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 (SiO2) (también llamada "sílice" o "sílica") es colocada del lado del semiconductor y una capa de metal es colocada del lado de la compuerta (GATE) (ver la figura)
SIMBOLOGIA:














OPERACIÓN BASICA:
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.
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.
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.
Nota: El sentido de la corriente mostrada en los diagramas el es convencional, no la del flujo de electrones.
MANIPULACION DEL MOSFET:
El aislamiento entre la compuerta y el canal es el dióxido de silicio (SiO2).
Ver el diagrama.
Esta capa aislante (área gris) es tan delgada que se si produjera un campo eléctrico fuerte, podría destruirse, es por eso que la manipulación del MOSFET es tan importante
Debido a la alta resistencia de la capa de dióxido de silicio, la carga en el capacitor no se dispersa rápidamente, sino que se acumula. Esta acumulación de carga puede producir un campo eléctrico destructivo

El mayor peligro para un MOSFET son las cargas estáticas durante la manipulación del mismo en un día seco. También causan peligro los cautines para soldar, que por lo general no están aislados de la línea de corriente alterna (C.A.).