Principio de funcionamiento del transistor de efecto de campo de unión o JFET

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Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

El transistor de unión bipolar es un dispositivo controlado por corriente. En este transistor, principalmente la corriente de base controla el funcionamiento del dispositivo. En BJT, tanto operadores minoritarios como mayoritarios están involucrados en la operación. Por otro lado, un transistor de efecto de campo de unión es un dispositivo controlado por voltaje, y solo los portadores mayoritarios participan en la operación. Antes de pasar al principio de funcionamiento básico del transistor de efecto de campo de unión, primero revisamos la construcción básica del dispositivo porque nos ayuda a comprender bien el asunto.

Aquí se crea un canal de semiconductor de tipo p o tipo n entre el tipo opuesto de semiconductor. Eso significa que si el canal es de tipo p, el entorno sería de tipo n y si el canal es de tipo n, el entorno sería de tipo p. Dependiendo del tipo de semiconductor utilizado en el canal, hay dos tipos de transistores de efecto de campo de unión, a saber, JFET de canal n y JFET de canal p.

Para comprender el principio de funcionamiento básico del transistor de efecto de campo de unión, tomamos aquí un JFET de canal n, aunque el funcionamiento del JFET de canal P es el mismo que el del FET de canal n.

El terminal conectado a un extremo del canal n se llama terminal de drenaje y el terminal conectado al otro extremo del canal se llama terminal de origen. El terminal metálico conectado a la capa que rodea el canal de material semiconductor de tipo opuesto (aquí es de tipo p) se conoce como terminal de puerta.
sección transversal del canal n JFET
Ahora conectemos el circuito externo con estos tres terminales. Aquí conectamos el terminal positivo de un circuito de fuente de voltaje en el drenaje del transistor. El extremo negativo de la fuente de voltaje estaría conectado a tierra. El terminal de la puerta también está conectado a tierra como se muestra.
funcionamiento de JFET
Ahora, en esa condición, el canal n obtiene un potencial más alto que la región de la puerta, por lo que la unión entre la región de la puerta de tipo p y la región del canal de tipo n estaría en una condición de polarización inversa. Como resultado, la capa de agotamiento de esta unión se vuelve más gruesa y, aparentemente, el grosor de la capa de agotamiento depende de la diferencia de voltaje entre estas dos regiones.

Ahora, si miramos en el canal, vemos que el potencial del canal hacia el terminal de drenaje es mayor que hacia el terminal de origen. Porque el terminal positivo de la fuente de voltaje se conecta al terminal de drenaje y el terminal de la fuente está conectado a tierra. Debido a la distribución de voltaje a lo largo del canal, la parte de la unión más cercana al drenaje recibe más tensión de tensión que la parte inferior de la unión. Como resultado, la anchura de la capa de agotamiento más cercana al drenaje sería mayor que la parte inferior. En esa condición, el flujo de los portadores mayoritarios (aquí en el canal n, los portadores mayoritarios son electrones libres) a través del canal es continuo debido al campo eléctrico aplicado entre el drenaje y la fuente. Si aumentamos lentamente el voltaje de drenaje, la corriente a través del canal del transistor de efecto de campo aumenta linealmente. Sin embargo, esta linealidad no continúa después de un voltaje de drenaje particular. Ese voltaje se llama voltaje de pellizco. Cuando aumentamos el voltaje de drenaje, la diferencia de voltaje de canal a puerta también aumenta. Sin embargo, esta diferencia es más hacia el terminal de drenaje. Por lo tanto, la capa de agotamiento hacia el terminal de drenaje se vuelve más gruesa más rápido que hacia el terminal de origen. En el voltaje de pellizco, las capas de agotamiento se tocan entre sí y, teóricamente, bloquean el canal. Entonces, teóricamente, la corriente de drenaje que es la corriente a través del canal se vuelve cero, pero prácticamente la corriente no sería cero, sino que obtiene un valor constante. esta diferencia es más hacia el terminal de drenaje. Por lo tanto, la capa de agotamiento hacia el terminal de drenaje se vuelve más gruesa más rápido que hacia el terminal de origen. En el voltaje de pellizco, las capas de agotamiento se tocan entre sí y, teóricamente, bloquean el canal. Entonces, teóricamente, la corriente de drenaje que es la corriente a través del canal se vuelve cero, pero prácticamente la corriente no sería cero, sino que obtiene un valor constante. esta diferencia es más hacia el terminal de drenaje. Por lo tanto, la capa de agotamiento hacia el terminal de drenaje se vuelve más gruesa más rápido que hacia el terminal de origen. En el voltaje de pellizco, las capas de agotamiento se tocan entre sí y, teóricamente, bloquean el canal. Entonces, teóricamente, la corriente de drenaje que es la corriente a través del canal se vuelve cero, pero prácticamente la corriente no sería cero, sino que obtiene un valor constante.
pellizcar en jfet
Porque tan pronto como la corriente de drenaje se vuelve cero, no se produce una caída de voltaje en el canal, por lo que la polarización inversa de la unión desaparece y en ese momento comienza a fluir la corriente de drenaje y se establece nuevamente la caída de voltaje. Debido a este fenómeno, las capas de agotamiento nunca se tocan y siempre habrá un canal estrecho para facilitar el flujo de la corriente de drenaje.
funcionamiento de jfet
En la medida en que el voltaje de drenaje aumenta más allá del valor de pellizco, las capas de agotamiento se acercan cada vez más. Como resultado, la resistencia del canal aumenta proporcionalmente, lo que mantiene la corriente de drenaje casi constante.

Ahora fijamos el voltaje de drenaje en un cierto nivel y aplicamos un voltaje negativo en el terminal de la puerta y aumentamos lentamente el voltaje del terminal negativo de la puerta y veamos qué sucede. Si aumentamos el voltaje del terminal de la puerta negativa de cero a un cierto valor negativo, la diferencia de voltaje entre el canal y la región de la puerta aumenta, por lo tanto, aumenta el ancho de la capa de agotamiento. Por lo tanto, aquí también se reduce la apertura del canal, lo que provoca una disminución en la corriente de drenaje incluso con un voltaje de drenaje fijo. potencial de puerta negativo en jfetAsí que ahora tenemos claro cómo podemos controlar la corriente de drenaje controlando el voltaje de la puerta. Espero que tenga la idea sobre el principio de funcionamiento básico del transistor de efecto de campo de unión.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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