El transistor JFET en la zona óhmica

•En esta región el canal conductor entre drenador y fuente se comporta como una resistencia RDS

•La zona óhmica o lineal se sitúa cerca del origen, para VDS<<VDS sat

•La RDS va aumentando a medida que se estrecha el canal, a consecuencia de la polarización inversa producida por VGS

•Llegará un momento en que la zona de transición invada toda la región N, impidiéndose totalmente la conducción. (Corte del canal)

•La tensión VGS que corta el el canal se llama tensión de corte VP=Vt

P

GS

ONDSDS

VV

RR

1

1)(

El transistor JFET en la zona óhmica

•La ley que rige la resistencia del canal en la zona óhmica es la que sigue:

El transistor JFET en la zona de saturación

•La tensión VDS provoca una tensión NO uniforme a lo largo del canal

•La zona de transición NO es uniforme; en el lado del drenador es más ancha y en el de fuente es muy estrecha.

•Cuando la tensión inversa de la unión en el lado de drenador (VDG) alcance a la tensión de corte (Vp), el canal se estrangulará (ID≠ 0)

•Esta es la frontera entre la zona óhmica y la de saturación

El transistor JFET en la zona de saturación

•La tensión VDS se concentra , sobre todo, en la zona estrangulada del canal•A medida que que VDS va creciendo la zona estrangulada aumenta de longitud, manteniéndose constante una anchura mínima δ •También, en esta zona, el campo eléctrico ε(x), dentro del canal estrangulado, va aumentando

•Cuando 103< ε(x) <104 la movilidad de los electrones μx es inversamente proporcional a εx

•Con lo cual la velocidad de los portadores (νx = μx εx ) en ese rango no crece (se satura).

•En esta situación el flujo de portadores se estabiliza y la corriente ID se mantiene constante•En esta región el FET se comporta como una Fuente de Corriente Constante

Figura 5.1. MOSFET de acumulación de canal n, donde vemos la longitud de canal L y la anchura de canal W.

Fuente

Puerta de metal

Óxido Drenador

Sustrato

Transistor MOSFET de Acumulación o Enriquecimiento

Figura 5.2. Símbolo esquemático de un MOSFET de acumulación de canal n.

•Aplicando una VGS positiva se induce un canal de conducción, por la inversión del semiconductor P a N•A la tensión mínima necesaria para establecer el canal se la llama “Tensión de umbral” ( Vt , VGS th )

•Al aplicar ahora una tensión VDS de pequeño valor, se establecerá un a intensidad Drenador-Fuente•En estas condiciones el canal creado se comporta como una resistencia RDS

A medida que VGS aumenta, el canal se enriquece de electrones, aumentando su conductividad, y disminuyendo la resistencia entre Drenador y Fuente RDS

•Al ir aumentando la tensión VDS se establece un gradiente de potencial en el interior del canal

•El canal se deforma progresivamente, causado la no constancia de la RDS

•Finalmente, para una tensión VDS=VDS sat, el canal se estrangula por el lado del drenador, saturándose, y manteniendo constante la ID

•VDS sat = VGS - Vt

•Con el circuito especificado podemos construir la familia de curvas características de salida

•Situándonos en la zona de saturación, trazando una línea de carga hipotética, obtendremos la Característica de transferencia del transistor

2

)(

)(

VtV

VtVII

onGS

GS

onDDSS

•Las intensidades de saturación para cada VGS se llaman IDSS, y responden a la siguiente ley:

IDSS= K (VGS-Vt)2

Parámetros más significativos del MOSFET Acumulación

ID(on)

VGS(on)

VDS(on)

RDS(on)

Vt=VGS th

Valores que el fabricante suministra en un punto de funcionamiento, llamado ON, que normalmente el de máxima conducción del transistor, cuando trabaja como interruptor

Tensión de umbral, mínima necesaria para la conducción del canal

(b) Símbolo de circuito

Metal ÓxidoContacto no rectificador

(a) Estructura física

Canal

Sustrato tipo p

Transistor MOSFET de Empobrecimiento o Deplexión

En este transistor ya existe, de principio un canal de conducción de tipo N

•Admite tensiones VGS tanto positivas como negativas

•Si VGS fuera positiva el canal se enriquece de electrones y aumentará la conducción. (Actúa como el transistor de enriquecimiento)

•Si VGS fuera negativa el canal se vacía de electrones disminuyendo la intensidad de drenador (Actúa como un JFET de canal N)

Parámetros más significativos del MOSFET empobrecimiento

IDSS=IDSo

VDSsat

Vt=VGS th

RDS(on)

Tensión de umbral, VGS que corta el canal o la mínima necesaria para la conducción del canal

Corriente de saturación para VGS=0

Tensión VDS necesaria para entrar en saturación para VGS=0

Resistencia del canal para la máxima conducción del transistor

VDS sat = VGS - Vt2

1

Vt

VII

GS

DSoDSsat

Las ecuaciones de funcionamiento en la zona de saturación son las mismas que las del transistor JFET:

Figura 5.47. Corriente de drenador en función de vGS en la región de saturación

para dispositivos de canal n.

(a) JFET (b) MOSFET de deplexión (c) MOSFET de acumulación

(a) JFET (b) MOSFET de deplexión (c) MOSFET de acumulación