¿Qué son los Transistores de Efecto de Campo FET?
Un FET (Transistor de Efecto de Campo) es un dispositivo semiconductor que modifica la corriente que circula entre la fuente y el drenador aplicando una tensión al electrodo de puerta y controlando el flujo de electrones o huecos a través del campo eléctrico del canal.
Al igual que los transistores bipolares, los FET tienen tres electrodos: el terminal correspondiente a la base es la puerta y el correspondiente al colector es el drenador, El terminal correspondiente al emisor es la fuente.
Usos de los Transistores de Efecto de Campo (FET)
Los transistores de efecto de campo (FET) se emplean en una amplia gama de circuitos, y en circuitos digitales se utilizan como elementos en circuitos lógicos. En circuitos analógicos, también suelen utilizarse en interruptores analógicos y circuitos electrónicos de volumen, además de amplificadores generales.
Los MOSFET son especialmente adecuados para los circuitos integrados porque, además de su muy baja corriente de puerta, su estructura es plana, lo que simplifica el proceso de fabricación y hace que su consumo de energía sea menor que el de los transistores bipolares. Los circuitos integrados digitales a gran escala, como los microcontroladores, suelen estar formados por MOSFET.
En el campo de la electrónica de potencia, como las fuentes de alimentación, los transistores de efecto de campo (FET) también se utilizan como elementos de conmutación de corriente debido a su baja resistencia a la conexión y su rápida velocidad de conmutación ON/OFF.
Principio de los Transistores de Efecto de Campo FET
Los principios de funcionamiento de los JFET y los MOSFET son diferentes. El tipo de canal N se describe a continuación como ejemplo, pero el tipo de canal P también puede manejarse de la misma manera invirtiendo la polaridad de la tensión aplicada a cada electrodo.
1. JFET
En el tipo de canal N, en el que los electrodos de drenaje y de fuente del semiconductor de tipo N están conectados al electrodo de puerta del semiconductor de tipo P, si se aplica una tensión inversa VGS (el lado del electrodo de puerta es negativo) a la unión PN entre los electrodos de puerta y de fuente, se extiende una capa de agotamiento en la región de tipo N. Como no hay portadores en la capa de agotamiento, la anchura de la trayectoria del flujo de corriente (canal) en la región de tipo N se estrecha y la corriente ID que fluye del drenaje a la fuente disminuye.
Basándose en este principio, la ID puede controlarse cambiando la magnitud de VGS. Tenga en cuenta que en este uso, la corriente de puerta apenas fluye debido a la tensión de método inverso entre la puerta y la fuente. Esto significa que la impedancia de entrada es grande.
2. MOSFETs
MOS significa Metal-Oxido-Semiconductor y tiene una estructura de tres capas con una película de óxido como capa aislante encima de un semiconductor base y un electrodo metálico encima. Como se ha indicado en la sección anterior, existen dos tipos de MOSFET: de mejora y de agotamiento.
En un MOSFET de tipo realzado de canal N con dos regiones semiconductoras de tipo N en un semiconductor de tipo P, cada una con su propio drenaje y fuente, antes de aplicar tensión al electrodo de puerta, el drenaje y la fuente son N-P-N, por lo que no fluye corriente entre ellos. Sin embargo, cuando se aplica una tensión positiva a la puerta, las cargas negativas se acumulan en la parte inferior de la puerta a través de la capa aislante (película de óxido) para formar una fina capa de semiconductores de tipo N, convirtiendo la interfaz drenador-fuente en N-N-N, es decir, en un semiconductor continuo de tipo N, que permite el flujo de corriente.
La capa de semiconductor de tipo N formada bajo la puerta se denomina “canal”, y el grosor del canal varía con la tensión VGS aplicada entre la puerta y la fuente, y la corriente ID que fluye de la fuente al drenaje varía en función del grosor del canal. En otras palabras, ID puede controlarse mediante el valor de VGS. Además, como el electrodo de puerta sólo está en contacto con la capa aislante, sólo pueden fluir corrientes de fuga mínimas. Esto significa que la impedancia de entrada es extremadamente grande.
En el tipo mejorado, no fluye corriente al drenaje cuando VGS = 0, como se ha descrito anteriormente, pero en el tipo de agotamiento, se forma un canal delgado entre el drenaje y la fuente con antelación para que la corriente pueda fluir al drenaje cuando VGS = 0. Por lo tanto, la corriente de drenaje de un tipo de agotamiento es muy baja. Por lo tanto, la corriente de drenaje de un transistor de efecto de campo (FET)) de tipo agotamiento sigue incluso cuando el nivel de señal aplicado al electrodo de puerta es muy pequeño, lo que facilita su uso como circuito de amplificación.
Tipos de Transistores de Efecto de Campo (FET)
Los FET se clasifican según su estructura en transistores de efecto de campo de juntura (JFET) y transistores de efecto de campo de puerta aislada (MOS FET), que se indican con símbolos de circuito diferentes en el diagrama del circuito. También existen tipos de canal P, en los que dos regiones semiconductoras de tipo P están formadas e incrustadas en una base semiconductora de tipo N, y tipos de canal N, en los que dos regiones semiconductoras de tipo N están formadas en una base semiconductora de tipo P, que se utilizan para diferentes aplicaciones.
Además, en los MOSFET, existen dos tipos: el tipo de mejora, en el que no fluye corriente entre la fuente y el drenaje a menos que se aplique un voltaje entre la puerta y la fuente, y el tipo de agotamiento, en el que fluye cierta cantidad de corriente aunque la puerta y la fuente estén al mismo potencial.