Un transistor de efecto de campo (FET) es un dispositivo semiconductor de tres terminales. Su funcionamiento se basa en una tensión de entrada controlada. Por su apariencia, los JFET y los transistores bipolares son muy similares. Sin embargo, el BJT es un dispositivo controlado por corriente y el JFET está controlado por la tensión de entrada. En general, existen dos tipos de FET.

• Transistor de efecto de campo de unión (JFET)
• Transistor semiconductor de óxido metálico (IGFET)

Transistor de efecto de campo de unión

El funcionamiento del transistor de efecto de campo de unión depende únicamente del flujo de portadores mayoritarios (electrones o huecos). Básicamente, los JFET consisten en una barra de silicio de tipo N o P que contiene uniones PN en los laterales. A continuación se indican algunos puntos importantes que hay que recordar sobre los FET –

• Puerta – Mediante el uso de la técnica de difusión o aleación, ambos lados de la barra de tipo N están fuertemente dopados para crear una unión PN. Estas regiones dopadas se denominan puerta (G).

• Fuente – Es el punto de entrada de los portadores mayoritarios a través del cual entran en la barra semiconductora.

• Drenaje – Es el punto de salida de los portadores mayoritarios a través del cual salen de la barra semiconductora.

• Canal – Es el área de material de tipo N a través de la cual los portadores mayoritarios pasan de la fuente al drenaje.

Hay dos tipos de JFETs comúnmente utilizados en los dispositivos semiconductores de campo: JFET de canal N y JFET de canal P.

JFET de canal N

Tiene una fina capa de material de tipo N formada sobre un sustrato de tipo P. La siguiente figura muestra la estructura cristalina y el símbolo esquemático de un JFET de canal N. A continuación, la puerta se forma sobre el canal N con material de tipo P. En el extremo del canal y de la puerta, se fijan los hilos conductores y el sustrato no tiene ninguna conexión.

Cuando se conecta una fuente de tensión continua a la fuente y a los hilos de drenaje de un JFET, fluirá la máxima corriente por el canal. La misma cantidad de corriente fluirá desde la fuente y los terminales de drenaje. La cantidad de flujo de corriente del canal estará determinada por el valor de VDD y la resistencia interna del canal.

Un valor típico de la resistencia fuente-drenaje de un JFET es de bastantes cientos de ohmios. Está claro que incluso cuando la puerta está abierta se producirá una conducción de corriente completa en el canal. Esencialmente, la cantidad de tensión de polarización aplicada en el ID, controla el flujo de portadores de corriente que pasan por el canal de un JFET. Con un pequeño cambio en la tensión de puerta, el JFET puede ser controlado en cualquier lugar entre la conducción completa y el estado de corte.

JFETs de canal P

Tiene una fina capa de material de tipo P formada sobre un sustrato de tipo N. La siguiente figura muestra la estructura cristalina y el símbolo esquemático de un JFET de canal N. La puerta se forma sobre el canal P con material de tipo N. En el extremo del canal y de la puerta se colocan los hilos conductores. El resto de los detalles de construcción son similares a los del JFET de canal N.

Normalmente, para el funcionamiento general, el terminal de la puerta se hace positivo con respecto al terminal de la fuente. El tamaño de la capa de agotamiento de la unión P-N depende de las fluctuaciones en los valores de la tensión de puerta con polarización inversa. Con un pequeño cambio en la tensión de puerta, el JFET puede ser controlado en cualquier lugar entre la conducción completa y el estado de corte.

Características de salida del JFET

Las características de salida del JFET se dibujan entre la corriente de drenaje (ID) y la tensión fuente de drenaje (VDS) a una tensión fuente de puerta (VGS) constante como se muestra en la siguiente figura.

Inicialmente, la corriente de drenaje (ID) aumenta rápidamente con la tensión de la fuente de drenaje (VDS), sin embargo, de repente se vuelve constante a una tensión conocida como tensión de pinzamiento (VP). Por encima de la tensión de pinzamiento, la anchura del canal se vuelve tan estrecha que permite el paso de una corriente de drenaje muy pequeña. Por lo tanto, la corriente de drenaje (ID) se mantiene constante por encima de la tensión de pinzamiento.

Parámetros del JFET

Los principales parámetros del JFET son –

• Resistencia de drenaje CA (Rd)
• Transconductancia
• Factor de amplificación

Resistencia de drenaje de CA (Rd) – Es la relación entre el cambio de la tensión de la fuente de drenaje (ΔVDS) y el cambio de la corriente de drenaje (ΔID) a una tensión puerta-fuente constante.fuente constante. Se puede expresar como,

Rd = (ΔVDS)/(ΔID) a VGS constante

Transductancia (gfs) – Es la relación del cambio en la corriente de drenaje (ΔID) con el cambio en la tensión de la fuente de puerta (ΔVGS) a una tensión constante de la fuente de drenaje. Se puede expresar como,

gfs = (ΔID)/(ΔVGS) a VDS

constante.