TP FET

Electromagnetismo y Estado Sólido II
Comisión 5°A
Sede Centro – Turno Noche
FET: Transistores de efecto campo
Hay dos familias de transistores de efecto de campo: los JFET y los MOSFET. Pese a
que el concepto básico de los FET se conocía ya en 1930, estos dispositivos sólo
empezaron a fabricarse comercialmente a partir de la década de los 60. Y a partir de los
80 los transistores de tipo MOSFET han alcanzado una enorme popularidad.
Comparados con los BJT, los transistores MOS ocupan menos espacio, es decir, dentro
de un circuito integrado puede incorporase un numero mayor. Además su proceso de
fabricación es también más simple. Además, existe un gran número de funciones
lógicas que pueden ser implementadas únicamente con transistores MOS (sin
resistencias ni diodos). Esto ha hecho del transistor MOS el componente estrella de la
electrónica digital.
MOSFET
Operación y Construcción del MOSFET
Se considera el FET de metal – óxido semiconductor (MOSFET). Este FET se
construye con la terminal de compuerta aislada del canal con el dieléctrico dióxido de
silicio (SiO2), y ya sea en modo de empobrecimiento o bien de enriquecimiento. Estos
dos tipos se definen y consideran en las siguientes secciones.
MOSFET de emprobrecimiento
Las construcciones de los MOSFET de empobrecimiento de canal n y de canal p se
muestran en las figuras de arriba. El MOSFET de empobrecimiento se construye para el
de canal n y para el de canal p) con un canal físico construido entre el drenaje y la
fuente. Como resultado de ello, existe una iD entre drenaje y fuente cuando se aplica una
tensión.
El MOSFET de empobrecimiento de canal n se establece en un sustrato p, que es silicio
contaminado de tipo p. Las regiones contaminadas de tipo n de la fuente y el drenaje
forman conexiones de baja resistencia entre los extremos del canal n y los contactos de
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aluminio de la fuente (S) y el drenaje (D). Se hace crecer una capa de SiO2, que es un
aislante, en la parte superior del canal n. Se deposita una capa de aluminio sobre el
aislante de SiO2 para formar el material de compuerta (G). El desempeño del MOSFET
de empobrecimiento, es similar al del JFET. El JFET se controla por la unión pn entre la
compuerta y el extremo de drenaje del canal. No existe dicha unión en el MOSFET
enriquecimiento, y la capa de SiO2 actúa como aislante. Para el MOSFET de canal n,
una vGS negativa saca los electrones de la región del canal, empobreciéndolo. Cuando
vGS alcanza VP, el canal se estrangula. Los valores positivos de vGS aumentan el tamaño
del canal, dando por resultado un aumento en la corriente de drenaje.
MOSFET de enriquecimiento
El MOSFET de enriquecimiento difiere del MOSFET de empobrecimiento en que no
tiene la capa delgada de material n sino que requiere de una tensión positiva entre la
compuerta y la fuente para establecer un canal. Este canal se forma por la acción de una
tensión positiva compuerta a fuente, vGS, que atrae electrones de la región de sustrato
ubicada entre el drenaje y la compuerta contaminados de tipo n. Una vGS positiva
provoca que los electrones se acumulen en la superficie inferior de la capa de oxido.
Cuando la tensión alcanza el valor de umbral, VT, han sido atraídos a esta región los
electrones suficientes para que se comporte como canal n conductor. No habrá una
corriente apreciable iD hasta que vGS excede VT.
La corriente de drenaje en saturación se puede calcular de la ecuación
Tipos de Transistores FET:
Se consideran tres tipos principales de FET:
1- FET de unión (JFET).
2- FET metal óxido semiconductor de empobrecimiento (MOSFET de
empobrecimiento).
3- FET metal óxido semiconductor de enriquecimiento (MOSFET de
enriquecimiento).
Con frecuencia el MOSFET se denomina FET de compuerta aislada (IGFET, insulatedgate FET).
Ventajas y desventajas del FET
Las ventajas del FET pueden resumirse como sigue:
1. Son dispositivos sensibles a la tensión con alta impedancia de entrada (del orden
de 107  ). Como esta impedancia de entrada es considerablemente mayor que la
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de los BJT, se prefieren los FET a los BJT para la etapa de entrada de un
amplificador multietapa.
2. Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT.
3. Los FET so más estables con la temperatura que los BJT.
4. Los FET son, en general, más fáciles de fabricar que los BJT pues suelen
requerir menos pasos de enmascaramiento y difusiones. Es posible fabricar un
mayor número de dispositivos en un circuito integrado (es decir, puede obtener
una densidad de empaque mayor).
5. Los FET se comportan como resistores variables controlados por tensión para
valores pequeños de tensión de drenaje a fuente.
6. La alta impedancia de entrada de los FET les permite almacenar carga el tiempo
suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento.
7. Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes
grandes.
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