Que Es Un Transistor De Efecto De Campo. Tipos, Aplicación Y Usos

El FET o Transistor de efecto de campo es un dispositivo de tres terminales que utiliza un campo eléctrico para controlar la corriente que fluye a través del dispositivo; también tiene una alta impedancia de entrada que es útil en muchos circuitos. El transistor de efecto de campo, FET, es un dispositivo semiconductor clave para la industria electrónica. El FET se usa en muchos circuitos construidos a partir de componentes discretos en áreas desde tecnología RF hasta control de potencia y conmutación electrónica a amplificación general.

Sin embargo, el uso principal del transistor de efecto de campo, FET, está dentro de los circuitos integrados. En esta aplicación, los circuitos FET solo pueden consumir niveles muy pequeños de potencia, y esto permite que funcionen los circuitos integrados a gran escala muy grandes. Si se utilizara la tecnología bipolar, el consumo de energía sería de órdenes de magnitud mayor y la energía generada sería demasiado grande para acomodarse dentro de un solo circuito integrado.

Transistor de efecto de campo
Transistor de efecto de campo

Además de usarse en circuitos integrados, hay versiones discretas de transistores de efecto de campo disponibles como dispositivos con plomo y también como dispositivos de montaje en superficie.

1.  Transistor de efecto de campo: lo básico

El concepto del transistor de efecto de campo se basa en el concepto de que la carga en un objeto cercano puede atraer cargas dentro de un canal semiconductor. Básicamente funciona utilizando un efecto de campo eléctrico, de ahí su nombre.

El FET consiste en un canal semiconductor con electrodos en cada extremo denominado drenaje y fuente. Un electrodo de control llamado compuerta se coloca muy cerca del canal para que su carga eléctrica pueda afectar el canal. De esta manera, la puerta del transistor de efecto de campo controla el flujo de portadores (electrones o agujeros) que fluyen desde la fuente hasta el drenaje. Lo hace controlando el tamaño y la forma del canal conductor.

El canal semiconductor donde se produce el flujo de corriente puede ser de tipo P o de tipo N. Esto da lugar a dos tipos o categorías de FET conocidos como FET de canal P y FET de canal N. Además de esto, hay dos categorías más. El aumento del voltaje en la puerta puede agotar o mejorar la cantidad de portadores de carga disponibles en el canal. Como resultado, hay FET en modo de mejora y transistor de efecto de campo en modo de agotamiento.

Símbolo de circuito FET de unión

Como es solo el campo eléctrico el que controla la corriente que fluye en el canal, se dice que el dispositivo funciona con voltaje y tiene una alta impedancia de entrada, generalmente muchos mega ohmios. Esto puede ser una clara ventaja sobre el transistor bipolar que funciona con corriente y tiene una impedancia de entrada mucho más baja.

Circuitos FET

Los transistores de efecto de campo se utilizan ampliamente en todas las formas de circuito, desde aquellos utilizados en circuitos con componentes discretos, hasta aquellos empleados en circuitos integrados.

Nota sobre el diseño del circuito del transistor de efecto de campo:

Los transistores de campo se pueden usar en muchas clases de circuitos, aunque las tres configuraciones básicas son fuente común, drenaje común (seguidor de fuente) y puerta común. El diseño del circuito en sí mismo es bastante sencillo y puede llevarse a cabo con bastante facilidad.

2.  Tipos de transistores de efecto de campo

Hay muchas formas de definir los diferentes tipos de FET que están disponibles. Se pueden clasificar de varias maneras, pero algunos de los principales tipos de transistor de efecto de campo se pueden cubrir en algunos diagramas de árbol.

Tipos de transistores de efecto de campo

Hay muchos tipos diferentes de transistores de efecto de campo en el mercado para los cuales hay varios nombres. Algunas de las categorías principales se retrasan a continuación.

  1. Unión FET, JFET: la unión FET o JFET utiliza una unión de diodo con polarización inversa para proporcionar la conexión de la puerta. Esencialmente, se fabrica un pequeño diodo en el semiconductor del canal. En funcionamiento, esto es polarizado en sentido inverso y significa que está efectivamente aislado del canal: solo la corriente inversa del diodo puede fluir entre los dos. El JFET es el tipo más básico del transistor de efecto de campo, y el que se desarrolló por primera vez. Sin embargo, todavía ofrece un excelente servicio en muchas áreas de la electrónica.
  2. Puerta aislada FET / MOSFET FET de silicio de óxido metálico: El MOSFET utiliza una capa aislada entre la puerta y el canal. Típicamente, esto se forma a partir de una capa de óxido del semiconductor. El nombre IGFET se refiere a cualquier tipo de transistor de efecto de campo que tenga una puerta aislada. La forma más común de IGFET es el MOSFET de silicio – FET de silicio de óxido de metal. Aquí, la puerta está hecha de una capa de metal depositada sobre el óxido de silicio que a su vez está en el canal de silicio. Los MOSFET son ampliamente utilizados en muchas áreas de la electrónica y particularmente dentro de los circuitos integrados.
  3. MOSFET de doble puerta: esta es una forma especializada de MOSFET que tiene dos puertas en serie a lo largo del canal. Esto permite realizar mejoras considerables en el rendimiento, especialmente en RF, en comparación con los dispositivos de puerta única. La segunda puerta del MOSFET proporciona un aislamiento adicional entre la entrada y la salida, y además de esto, puede usarse en aplicaciones como la mezcla / multiplicación.
  4. MESFET: este tipo de transistor de efecto de campo se fabrica normalmente con arseniuro de galio y a menudo se lo conoce como GaAs FET. A menudo, los GaAs FET se utilizan para aplicaciones de RF en las que pueden proporcionar un rendimiento de alta ganancia y bajo nivel de ruido. Uno de los inconvenientes de la tecnología GaAs FET resulta de la estructura de puerta muy pequeña, y esto la hace muy sensible al daño por ESD estático. Se debe tener mucho cuidado al manipular estos dispositivos.

Tipos de transistores de efecto de campo especiales

  1. HEMT / PHEMT: el transistor de alta movilidad de electrones y el transistor pseudomórfico de alta movilidad de electrones son desarrollos del concepto básico de FET, pero desarrollados para permitir una operación de muy alta frecuencia. Aunque son caros, permiten lograr frecuencias muy altas y altos niveles de rendimiento.
  2. FinFET: la tecnología FinFET ahora se está utilizando dentro de los circuitos integrados para permitir alcanzar niveles más altos de integración al permitir tamaños de características más pequeños. Como se necesitan niveles de densidad más altos y se hace cada vez más difícil realizar tamaños de características cada vez más pequeños, la tecnología FinFET se está utilizando más ampliamente.
  3. VMOS: el VMOS es un tipo de transistor de efecto de campo que utiliza un flujo de corriente vertical para mejorar el rendimiento de conmutación y transporte de corriente. Los FET de VMOS se usan ampliamente para aplicaciones de energía. Aunque hay algunos otros tipos de transistores de efecto de campo que se pueden ver en la literatura, a menudo estos tipos son nombres comerciales de una tecnología en particular y son variantes de algunos de los tipos de FET enumerados anteriormente.

3.  Especificaciones del transistor de efecto de campo

Además de seleccionar un tipo particular de transistor de efecto de campo para cualquier circuito dado, también es necesario comprender las diferentes especificaciones. De esta manera, es posible garantizar que el transistor de efecto de campo operará según los parámetros de rendimiento requeridos.

Las especificaciones FET incluyen todo, desde los voltajes y corrientes máximos permitidos hasta los niveles de capacitancia y la transconductancia. Todos estos juegan un papel en la determinación de si un transistor de efecto de campo particular es adecuado para un circuito o aplicación dada.

La tecnología del transistor de efecto de campo se puede usar en varias áreas donde los transistores bipolares no son tan adecuados: cada uno de estos dispositivos semiconductores tiene sus propias ventajas y desventajas, y se puede usar con gran efecto en muchos circuitos. El transistor de efecto de campo tiene una impedancia de entrada muy alta y es un dispositivo impulsado por voltaje y esto lo abre para ser utilizado en muchas áreas.

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