Manual De Diseño Del Circuitos FET - Conceptos Básicos Y Tipos Para el Diseño De Circuito

Los transistores de efecto de campo se utilizan en el diseño de circuitos porque son capaces de proporcionar niveles de impedancia de entrada muy altos junto con niveles significativos de ganancia de tensión.

A diferencia del transistor bipolar, que es un dispositivo controlado por corriente, el transistor de efecto de campo está controlado por tensión. Esto hace que la forma de diseñar los circuitos FET sea bastante diferente a la forma de diseñar los circuitos de transistores bipolares.

Sin embargo, se pueden diseñar circuitos con ganancia de corriente y de tensión y se adoptan formatos de circuito similares.

Índice()

    Conceptos básicos de los circuitos FET

    Al considerar el uso de un circuito FET, es necesario tener en cuenta la tecnología FET y el tipo de transistor de efecto de campo que será más aplicable.

    Lee: Conceptos Básicos De Los Diseños De Amplificadores

    El FET tiene tres electrodos:

    • Fuente: La fuente es el electrodo del FET a través del cual los portadores mayoritarios entran en el canal, es decir, en actúa como fuente de portadores para el dispositivo. La corriente que entra en el canal a través de la fuente se designa como IS.
    • Drenaje: El Drenaje es el electrodo del FET a través del cual los portadores mayoritarios abandonan el canal, es decir, son drenados del canal. La corriente convencional que entra en el canal a través del drenaje se designa con las letras ID. También la tensión de drenaje a fuente suele designarse con las letras VDS
    • Puerta: La puerta es el terminal que controla la conductividad del canal, por lo tanto el nivel de voltaje en la puerta controla la corriente que fluye en la salida del dispositivo.
    Conceptos básicos de los circuitos FET
    Símbolo del circuito FET de unión

    Parámetros de diseño del circuito FET

    Al iniciar el diseño de un circuito FET, es necesario determinar los requisitos básicos del circuito. Éstos regirán muchas de las decisiones relativas al tipo de topología del circuito que se utilizará y también al tipo de FET que se utilizará.

    Los requisitos para el diseño del circuito de transistores pueden incluir una serie de parámetros:

    • Ganancia de tensión: La ganancia de tensión suele ser un requisito clave. Es la tensión de la señal de salida dividida por la tensión de la señal de entrada.
    • Ganancia de corriente: Es la ganancia del circuito FET en términos de corriente. Puede ser necesario conducir un alto nivel de corriente a la carga.
    • Impedancia de entrada: Es la impedancia que verá la etapa anterior cuando proporcione una señal a este circuito FET en cuestión. Los FETs tienen intrínsecamente una alta impedancia de entrada a la puerta y, por lo tanto, los FETs se utilizan a menudo cuando esto es de suma importancia.
    • Impedancia de salida: La impedancia de salida también es importante. Si el circuito FET conduce un circuito de baja impedancia, su salida debe tener una impedancia baja, de lo contrario se producirá una gran caída de tensión en la etapa de salida del transistor.
    • Respuesta en frecuencia: La respuesta en frecuencia es otro factor importante que afectará al diseño del circuito FET. Los diseños de circuitos de transistores de baja frecuencia o de audio pueden ser diferentes a los utilizados para aplicaciones de RF. También la elección de los valores del FET y del condensador en el diseño del circuito se verá muy afectada por la respuesta en frecuencia requerida.
    • Tensión y corriente de alimentación: En muchos circuitos la tensión de alimentación viene determinada por lo que hay disponible. También la corriente puede ser limitada, especialmente si el diseño del circuito FET terminado va a ser alimentado por batería.

    Tipos de FET para el diseño de circuitos

    Como hay varios tipos diferentes de transistores de efecto de campo que se pueden utilizar, es necesario definir al menos algunos de los FET que se pueden utilizar dentro del proceso de diseño de circuitos.

    La siguiente tabla define algunos de los diferentes tipos y características que pueden encontrarse.

    FETS PARA SU USO EN EL DISEÑO DE CIRCUITOS

    CARACTERÍSTICAdetalles
    Canal N

    Un FET de canal N tiene un canal hecho de semiconductor de tipo N en el que los portadores mayoritarios son los electrones.

    Canal P

    Un FET de canal P tiene un canal hecho de semiconductor de tipo P en el que los portadores mayoritarios son huecos.

    J-FET

    El J-FET o FET de unión es una forma de FET en la que la puerta se forma utilizando una unión de diodos en el canal. El aislamiento se mantiene asegurando que la unión de diodos permanezca en polarización inversa cuando funciona en el circuito. Un requisito clave del diseño del circuito FET es garantizar que la unión permanezca en polarización inversa para un funcionamiento satisfactorio.

    MOSFET

    Este tipo de transistor de efecto de campo se basa en un óxido metálico posterior entre la puerta y el canal. Ofrece una resistencia de entrada muy alta.

    MOSFET de doble puerta

    Como su nombre indica, esta forma de MOSFET tiene dos puertas. En el diseño de circuitos FET, esto ofrece opciones adicionales.

    Modo de mejora

    Los FET de modo de mejora están en OFF a una tensión puerta-fuente nula. Se encienden tirando de la tensión de puerta en la dirección de la tensión de drenaje, es decir, hacia la barra de alimentación, que es positiva para los dispositivos de canal N y negativa para los de canal P. En otras palabras, al tirar de la tensión de puerta hacia la tensión de drenaje, se aumenta el número de portadores en la capa activa del canal.

    Modo de agotamiento

    En un MOSFET en modo de agotamiento, el dispositivo está normalmente en ON a una tensión puerta-fuente nula. Cualquier tensión de puerta en la dirección de la tensión de drenaje tenderá a agotar el área activa del canal de portadores y a reducir la corriente que fluye.

    Cuando se diseña un circuito FET, primero es necesario seleccionar el tipo de FET requerido. Es necesario determinar el tipo básico de FET, es decir, si se trata de un FET de unión o un MOSFET u otro tipo, así como el tipo de modo y otros factores, antes de poder proceder al diseño del circuito.

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