ELECTRÓNICA I

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS-ESPEINGENIERÍA EN ELECTRÓNICA E

INSTRUMENTACIÓN

ELECTRÓNICA I

TRANSISTORES DE EFECTO DE CARGA (FET o JFET)

RESUMEN: Transistor de efecto de campo (FET) son dispositivos semiconductores donde el control de la corriente se realiza mediante un campo eléctrico.Los transistores JFET (transistor de efecto de campo de unión) es un tipo de FET que opera con una unión pn polarizada en inversa para controlar corriente en un canal. Según su estructura, los JFET caen dentro de cualquiera de dos categorías, de canal n o de canal p, estos ocupan menos espacio en un circuito integrado que el bipolar, lo que supone una gran ventaja para aplicaciones de microelectrónica y tienen una gran impedancia de entrada del orden de MΩ.

ABSTRACT: Field effect transistor (FET) are semiconductor devices in which current control is performed by an electric field. The JFET (field effect transistor junction) transistor is a type of FET operating with a reverse biased pn junction to control current in a channel. According to its structure, the JFET fall into either of two categories, no channel p-channel, they occupy less space in an integrated bipolar, which is a great advantage for microelectronic applications and have a high input impedance circuit the order of MΩ.

PALABRAS CLAVE: semiconductor, transistor, integrado, microelectrónica, impedancia.

1 INTRODUCCIÓN

Se empezaron a construir en la década de los 60. Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unión) y los MOSFET. Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicación más frecuente se encuentra en los circuitos integrados.

Es un componente de tres terminales que se denominan: Puerta (G, Gate), Fuente (S, Source), y Drenaje (D, Drain). Según su construcción pueden ser de canal P o de canal N.

Con los transistores bipolares se observa como una pequeña corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor. Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla

mediante tensión. Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensión aplicada a la entrada. Características generales:

Por el terminal de control no se absorbe corriente.

Una señal muy débil puede controlar el componente

La tensión de control se emplea para crear un campo eléctrico

Sus símbolos son los siguientes:

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Ilustración 1.Símbolo de un JFET de canal n

Ilustración 2.Símbolo de un JFET de canal p

2 DESARROLLO

Los transistores de canal n se polarizan aplicando una tensión positiva entre drain y source (VDS) y una tensión negativa entre gate y source (VGS). De esta forma, la corriente circulará en el sentido drain a source. En el caso del JFET de canal p la tensión VDS a aplicar debe ser negativa y la tensión VGS positiva, de esta forma la corriente fluirá en el sentido de source hacia el drain.

Ilustración 3. Polarización de un FET de canal n

Ilustración 4. Polarización de un JFET de canal p

1. FUNDAMENTOS GENERALES

La curva característica del JFET define con precisión como funciona este dispositivo. En ella se distinguen tres regiones o zonas importantes.

Existen tres configuraciones típicas: Source común (SC), Drain común (DC) y Gate común (GC). La más utilizada es la de source común.

Ilustración 5. Curva característica de un JFET

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Zona lineal.- El JFET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensión VGS.

Ilustración 6. Zona lineal ID - VDS con VGS = 0

Zona de saturación.- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona, el JFET, amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensión que existe entre gain (G) y fuente o source (S), VGS.

Ilustración7.Zona de saturación ID - VDS con VGS = 0

Zona de corte.- La intensidad del drain es nula.

Ilustración 8. Zona de corte ID - VDS con VGS = 0.

Al variar la tensión entre drain y source varia la intensidad de drain permaneciendo constante la tensión entre gate y source.

En la zona óhmica o lineal se observa como al aumentar la tensión drain source aumenta la intensidad de drain.

En la zona de saturación el aumento de la tensión entre drain y source produce una saturación de la corriente de drain que hace que esta sea constante. Cuando este transistor trabaja como amplificador lo hace en esta zona.

La zona de corte se caracteriza por tener una intensidad de drain nula.La zona de ruptura indica la máxima tensión que soportará el transistor entre drain y source.

Es de destacar que cuando la tensión entre gate y source es cero la intensidad de drain es máxima

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Si VGS<0, la unión puerta canal está polarizada en inversa, incluso con VDS = 0.

Así, la resistencia del canal es elevada. Esta es evidente para valores de VGS próximos a VGSoff.

Si VGS ≤ VGSoff. (tensión corte=, la resistencia se convierte en un circuito abierto y el dispositivo esta en corte.

La zona donde ID depende de VDS se llama

REGIÓN LINEAL U ÓHMICA, y el dispositivo funciona como una resistencia.

El valor de esta resistencia (pendiente de recta) varía con VGS.

La zona donde Id se hace constante (fte de Intensidad cte) se llama

REGIÓN DE SATURACIÓN

ID es máxima para VGS = 0( Idss ), y es menor cuanto más negativa es VGS. Para VGS=0 la región comienza a partir de Vp.

• Siempre se cumple que Vgsoff = -Vp

. Idss y Vp (ó Vgsoff) son datos dados por el fabricante.

Ilustración 8. Analogía hidráulica para el mecanismo de control del JFET

2. APLICACIONES

1. Aislador o separador (buffer)

Impedancia de entrada alta y de salida baja se utiliza en equipo de medida, receptores

2. Amplificador de RF

Bajo ruido se utiliza sintonizadores de FM, equipo para comunicaciones

3. Mezclador

Baja distorsión de intermodulación se utiliza en receptores de FM y TV, equipos para comunicaciones

4. Amplificador con CAG

Facilidad para controlar ganancia se utiliza receptores, generadores de señales

5. Amplificador cascodo

Baja capacidad de entrada se utiliza en instrumentos de medición, equipos de prueba

6. Resistor variable por voltaje

Se controla por voltaje se utiliza en amplificadores operacionales, órganos electrónicos, controlas de tono

7. Amplificador de baja frecuencia

Capacidad pequeña de acoplamiento se utiliza en

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audífonos para sordera, transductores inductivos.

3. CONCLUSIONES

o Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT.

o Son dispositivos controlados por tensión con una impedancia de entrada muy elevada de 107 a 1012 ohmios.

o Los transistores de efecto de carga son más estables con la temperatura que los BJT.

o Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes.

o Presentan una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacidad de entrada.

4. RECOMENDACIONES

o Tener en cuenta que tipo de transistor se utiliza, si es JFET o BJT para elegir el voltaje o corriente para poder accionarlos.

o Verificar si es un voltaje el que se va a utilizar para accionar un JFET, caso contrario el dispositivo sufrirá daños .

o Es recomendable utilizar los

transistores JFET para accionamientos rápidos y para disipación de calor.

5. BIBLIOGRAFÍA

FLOYD Thomas, Dispositivos electrónicos, Floyd, Octava Edición,Hall, www.ing.ens.uabc.mx/~manuales/.../Amplificadores%20de%20biosenales.pdf

FERNÁNDEZ Adoración, (2008), transistor JFET, 02-febrero del 2012. http://es.scribd.com/doc/8241546/JFET

DOVALE Mary,, (2009),estudio del funcionamiento de los MOSFET y el JFET, 01-febrero del2012. http://www.slideshare.net/mdovale/mosfet-jfet.

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