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Introducción

Ya hemos estudiado el principio de funcionamiento de los transistores bipolares PNP y NPN, sin embargo debemos ahora repasar algunas de sus propiedades, las cuales son muy diferentes a las de los transistores de efecto de campo, comúnmente conocidos como FET.

Los transistores de efectos campo (FET) son dispositivos que, al igual que los BJT, se utilizan como amplificadores e interruptores lógicos.

Existen dos grandes grupo de FET: los unión (JFET) y los metal-oxido semiconductor (MOSFET). Dentro de los MOSFET está el de acumulación, el cual ha propiciado los rápidos avances de los dispositivos digitales.

Diferencia entre BJT y FET

-el BJT es un dispositivo no lineal controlado por corriente.

-el BJT tiene tres modos de funcionamiento: corte, activa y saturación.

-los FET son las siguientes generaciones de transistores después de los BJT.

-el flujo de corriente del FET depende solo de los portadores mayoritarios (unipolares).

-la corriente de salida es controlada por un campo eléctrico (fuente de tensión).

- el apagado y encendido por tensión es más fácil que por corriente.

Transistor del efecto de campo( FET).

El transistor bipolar, el cual está compuesto por 3 capas de material semiconductor, lo podemos comparar con una válvula mecánica para controlar líquidos, por ejemplo, la del lavamanos de la casa, pero a la que le hemos hecho una ligera modificación en la palanca de abertura, la cual ha sido cambiada por una pequeña rueda pelton ( rueda bordeada de cucharones ) que la hace girar cuando recibe el impulso de una corriente de agua: A partir de este momento el flujo principal entre la entrada y salida de corriente de la válvula(entre emisor y colector del transistor) puede ser fácilmente manejado con un pequeño chorro de corriente aplicado a las paletas del mecanismo rotgatorio de apertura)corriente de polarización de base del transistor)

Ahora imaginemos a una persona regando el jardín de su casa con una manguera, a la cual le puede graduar la salida del agua con la llave, esto lo podemos relacionar con el funcionamiento del transistor bipolar. Sin embargo, también se puede controlar el chorro de otra forma: Oprimiendo la manguera hasta cerrar la salida de agua, tal situación se puede comparar con el principio de funcionamiento de un transistor FET, el cual controla el paso de corriente entre el terminal surtidor(source) y el terminal drenador(drain) mediante un campo electrostático aplicado a un electrodo circular envolvente, terminal compuerta(gate), el cual se expande o contrae proporcionalmente al voltaje aplicado, para ensanchar o reducir el conducto imaginario que se forma en el material semiconductor empleado como canal central del cilindro metálico o semiconductor de la compuerta de control. Las muchas o pocas cargas negativas se dispersan por el n&uoacute;cleo en una distribución, que rechazan el paso de las cargas eléctricas de igual signo que conforman la corriente principal entre el surtidor y el drenaje, por el principio de que cargas eléctricas iguales se repelen, y forzando la corriente a circular sólo por el centro del n&uoacute;cleo semiconductor, el cual como se puede deducir es de solamente un tipo de material semiconductor n o p, este factor de por si diferencia en cierta medida a un FET de un transistor bipolar.

Simbolo transitor de efecto de campo FET Por lo que, un FET ( Field-effect transistor ), es un dispositivo amplificador en el cual los portadores de corriente(electrones) son inyectados a un terminal( surtidor, source ) y pasan a otro( drenaje ) a través de un canal semiconductor cuya resistividad depende de una región de estrangulamiento(depletion region) motivada por la acción repelente del campo eléctrico conectado al terminal de control(Compuerta, gate). La region de estrangulamiento(campo de fuerza de los portadores minoritarios) se produce al rodear el canal con un material semiconductor de conductividad opuesta y polarizando inversamente la juntura PN resultante, mediante el terminal gate.

La profundidad de la región de estrangulamiento depende de la magnitud de la polarización inversa. como en la polarización inversa es mínima la corriente circulante por la juntura, el dispositivo se comporta como una válvula al vacío.

Un FET se parece en varias cosas a una válvula amplificadora. La válvula(Ya no se usan en equipos electrónicos), tiene alta impedancia de entrada(necesita señales con muy poca corriente), similar a la de un FET. los transistores bipolares tienen baja impedancia de entrada(la señal de control opera en base a su corriente, sin importar mayormente sus variaciones de tensión). La ganancia de las válvulas se mide en micromhos(Gm). La ganancia de un transistor se mide en beta, y la de un FET en micromhos, tal como en las válvulas.

Transistor de Efecto de Campo

Definición.

El JFET es un dispositivo unipolar, ya que en su funcionamiento sólo intervienen los portadores mayoritarios. Existen 2 tipos de JFET: de "canal N" y "de canal P".

En ambos tipos de JFET, la corriente ID de salida se controla por medio de un voltaje entre la compuerta y el surtidor.

Figura 1 : Símbolos de los transistores JFET, canal N y canal P.

Figura 2: Esquema de un JFET.

Al comparar el JFET con el TBJ se aprecia que el drenaje (D) es análogo al colector, en tanto que el surtidor (S) es análogo al emisor. Un tercer contacto, la compuerta (G), es análogo a la base.

Principio de operación del JFET (de canal N).

Al igual que lo que sucede con el TBJ, el FET tiene tres regiones de operación. Estas regiones son:

Zona Lineal.

Zona de Saturación.

Zona de Corte.

Es preciso hacer notar que en este caso, la saturación alude a un fenómeno completamente distinto al de los transistores TBJ.

Zona Lineal.

Si en la estructura de la Figura 1 se aplica una tensión VDS mayor que cero, aparecerá una corriente circulando en el sentido del drenaje al surtidor, corriente que llamaremos ID. El valor de dicha corriente estará limitado por la resistencia del canal N de conducción. En este caso pueden distinguirse dos situaciones, según sea VDS grande o pequeña en comparación con VDS.

Valores pequeños de voltaje VDS.

La figura 3 muestra la situación cuando se polariza la unión GS una tensión negativa, mientras que se aplica una tensión menor entre D y S.

Figura 3: Esquema del transistor de canal N con VGS menor que cero.

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