Fundamentos de Transistores BJT, FET y MOSFET: Conceptos y Diferencias Clave

Parámetros y Definiciones en Transistores BJT

• h_FE: Ganancia de corriente.
• V_CBO: Valor máximo de voltaje V_CB.
• V_CEO: Valor máximo de voltaje V_CE.
• V_CE,sat: Por debajo de este valor de V_CE, el transistor se encuentra en la zona de saturación.
• I_CBO: A valores inferiores a este umbral de I_C, el transistor se encuentra en la zona de corte.
• V_BE,on: Valor a partir del cual comienza la zona activa.

Divisores de Tensión y Diodos Zener

Un divisor de tensión con resistencias permite fijar el voltaje de salida deseado. Respecto a la diferencia entre un diodo Zener y uno convencional, la distinción radica en la zona inversa: el Zener, al alcanzar la zona de ruptura, no se destruye y mantiene un voltaje constante independientemente del valor de la intensidad.

Transistores de Efecto de Campo (FET) vs. BJT

Ventajas de los FET respecto a los BJT

• Gran impedancia de entrada.
• Mayor estabilidad térmica.
• Tamaño reducido.

Diferencias fundamentales

Los BJT están controlados por intensidad (I_B), mientras que los FET están controlados por voltaje (V_GS). Los BJT son dispositivos bipolares, ya que su conducción depende tanto de electrones como de huecos. Por el contrario, los FET son unipolares, dependiendo únicamente de electrones o de huecos.

Funcionamiento y Regiones del JFET

En el JFET, la apertura de la puerta regula el paso de intensidad entre la fuente (source) y el drenador (drain). Sus 4 regiones de funcionamiento son:

• Saturación: Cuando V_GS es igual a 0.
• Corte: Cuando V_GS alcanza el valor de V_GS,off (o V_GS,on).
• Activa: Región de funcionamiento para amplificación.
• Ruptura: Zonas de sobreintensidad que pueden dañar el componente.

Evolución: De los FET a los MOSFET

Los MOSFET mejoran a los FET convencionales gracias a que su compuerta está aislada mediante una capa delgada de óxido de silicio, eliminando la conexión eléctrica directa entre el canal y la puerta. Esto incrementa significativamente la impedancia de entrada (considerando I_G ≈ 0) y permite trabajar en polarización directa.

Sustrato y Tipos de MOSFET

El sustrato aparece únicamente en los MOSFET de 4 terminales y está compuesto de óxido de silicio. Existen dos tipos principales:

• Enriquecimiento: Se activa solo con voltajes positivos de puerta.
• Empobrecimiento: Funciona con voltajes tanto positivos como negativos.

Aplicaciones de los MOSFET

Son componentes ideales para amplificar señales débiles:

• Empobrecimiento: Amplio uso en amplificadores de señales débiles en altas frecuencias o radiofrecuencia, debido a su baja reactancia capacitiva de entrada. Puede trabajar en ambos modos.
• Enriquecimiento: Predominante en circuitos digitales y construcción de circuitos integrados, gracias a su bajo consumo y reducido espacio.