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ELECTRÓNICA I
Transistor FET (Transistor de efecto de campo)
Docente: Paola Andrea Peñaloza Herrera
I. FET vs BJT
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Su nombre se debe a que el mecanismo de control de corriente está basado en un campo
eléctrico establecido por el voltaje aplicado al terminal de control, es decir, a diferencia del
BJT, el transistor de efecto de campo es un dispositivo controlado por voltaje (VGS). El BJT es un
dispositivo controlado por corriente (IB).
Se conoce también como transistor unipolar debido a que la corriente es conducida por 1 tipo
de portador (electrones o huecos) según el material del que se construya el FET (canal p o
canal n). El BJT es un transistor bipolar debido a que en él, la conducción de corriente se da por
el desplazamiento de portadores de 2 polaridades: huecos (+) y electrones (-).
En comparación con los BJT´s, los transistores de efecto de campo son más estables ante los
cambios de T°.
Los FET´s son más fáciles de fabricar y su tamaño pequeño permite una mayor cantidad de
dispositivos en un circuito integrado.
II. CLASIFICACIÓN
J-FET de canal n
J-FET (Transistor de efecto campo de unión)
J-FET de canal p
FET
MOSFET (Transistor de efecto campo de
MOSFET de enriquecimiento o
incremental
semiconductor óxido metálico)
MOSFET de deplexión o
decremental
Debido a que los MOSFET ocupan una pequeña área de silicio del C.I y su proceso de manufactura
es relativamente sencillo, este tipo de transistores FET son muy populares desde 1970. Además, las
funciones de lógica digital se pueden ejecutar con estos transistores sin necesidad de emplear
diodos o resistencias; de aquí la razón por la que los C.I de VLSI (Very Large Scale Integration) se
fabrican con tecnología MOS.
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Transistor FET (Transistor de efecto de campo)
Docente: Paola Andrea Peñaloza Herrera
III. MOSFET INCREMENTAL
a. Estructura física (Mosfet incremental de canal N)
Dióxido de silicio (aislante)
D (Drain)
Contactos metálicos
G (Gate)
S (Source)
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Región dopada n
Sustrato
de
TIPO P
SS (Sustrato o cuerpo)
Región dopada n
Sustrato tipo P: Ofrece apoyo físico para todo el dispositivo, además de generar uniones
PN con las regiones de “Source” y “Drain”. En operación normal, estas uniones
permanecen polarizadas inversamente.
Contactos metálicos: Permiten la conexión de los terminales “Source” y “Drain” con las
regiones dopadas n.
Dióxido de silicio (SiO2): Aislador eléctrico que cubre el área entre las regiones de “Source”
y “Drain”.
Terminales “Source” y “Drain”: Regiones tipo N fuertemente contaminadas.
Terminal “Gate”: Se forma depositando metal en la parte superior de la capa de óxido
(SiO2).
En general, se considera que el MOSFET cuenta con 3 terminales: Drain, Source y Gate.
Cuando se aplica un voltaje positivo al terminal Gate (VGS), se crea una “región n” entre Drain y
Source que permitirá la circulación de corriente entre
estos 2 terminales; a esta región se le da el nombre de
CANAL N. (de aquí el nombre de Mosfet de canal n).
Canal N
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 El valor de VGS para el cual un número suficiente de electrones libres se acumula en la
región del canal para formar un canal conductor, se conoce como voltaje umbral y se
denota como Vt. Este voltaje es POSITIVO para un MOSFET de canal “n” (caso contrario al
MOSFET de canal “p”) y es controlado durante la fabricación del dispositivo (por lo general
su valor se encuentra entre 1 y 3 voltios).
 Cuando se induce un canal entre “D” y “S”, se genera un voltaje entre dichos terminales
conocido como VDS.
 Para que un MOSFET conduzca, debe inducirse un canal entre drain y source.
 Cuando VGS > Vt enriquece el canal (resistencia entre drain y source reducida). De
aquí se deriva el nombre de MOSFET incremental o de enriquecimiento.
 El MOSFET de canal N, se suele denominar NMOS.
b. Simbolo
Mosfet incremental de CANAL N (voltajes y corrientes en su dirección respectiva):
Mosfet incremental de CANAL P (voltajes y corrientes en su dirección respectiva):
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c. Curva característica ID vs VDS
Si se mantiene un voltaje constante de VGS (VGS > Vt) y se varía el voltaje VDS , el canal toma una
forma “cónica” y su resistencia incrementa proporcionalmente con VDS.
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Las zonas de operación de un MOSFET son:
1. Zona de corte: Es dispositivo está en corte cuando VGS < Vt .
2. Zona de tríodo: Para operar un MOSFET en esta región, primero se debe inducir un canal
(VGS ≥ Vt) y luego mantener VDS lo suficientemente pequeño para que el canal permanezca
continuo (sin tomar la forma cónica) lo cual se logra asegurando VGD > Vt.
En resumen:
a) Se induce un canal entre drain y source: VGS ≥ Vt
b) Se mantiene un canal continuo: VGD > Vt ,es decir, VDS < VGS – Vt
En las zonas de corte y tríodo, el MOSFET opera como interruptor.
3. Zona de saturación: Para operar en esta zona, se deben cumplir los siguientes pasos:
a) Se induce un canal entre drain y source: VGS ≥ Vt
b) Se genera un canal estrangulado (forma cónica): VGD ≤ Vt ,es decir, VDS > VGS – Vt
Se dice que el MOSFET se encuentra en la frontera entre la región de tríodo y la de
saturación cuando VDS = VGS – Vt.
- En la zona de saturación, el MOSFET opera como amplificador.
- El MOSFET saturado proporciona una corriente de drain (ID) independiente de VDS y que está
determinada por VGS, por lo tanto, en esta región, el dispositivo actúa como una fuente ideal
corriente cuyo valor es controlado por VGS.
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IV. MOSFET DECREMENTAL
a. Estructura física (Mosfet decremental de canal n)
D (Drain)
G (Gate)
S (Source)
Canal n
Sustrato
de
TIPO P
SS (Sustrato o cuerpo)
Región dopada n
- A diferencia del mosfet incremental, el mosfet decremental tiene un canal físicamente
implantado, es decir, en este transistor no es necesario inducir un canal entre drenador y fuente
para que haya circulación de corriente.
- Cuando se aplica un VGS negativo, la conductividad del canal disminuya y el transistor entra en la
etapa de agotamiento. A medida que el voltaje negativo aumenta, se llega a un punto en el canal
se encuentra completamente vacío de portadores de carga y por lo tanto iD se hace cero (aún
cuando VDS todavía se puede aplicar).
- El voltaje negativo VGS para el cual iD ya se ha reducido a cero, se conoce como el voltaje de
umbral del mosfet decremental de canal n.
- Se puede deducir que: el mosfet decremental se puede operar en el modo de enriquecimiento
(mosfet incremental) al aplicar un VGS positivo y en el modo de agotamiento al aplicar un VGS
negativo, lo cual se ilustra a continuación:
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b. Símbolo
Mosfet decremental de CANAL N
Mosfet decremental de CANAL P
NOTA: La diferencia en la simbología del Mosfet decremental respecto al incremental, radica en la
línea gruesa que representa la existencia física del canal.
c. Curva característica
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Mosfet Incremental vs. Mosfet decremental: