Transistores de Efecto de Campo (FET): Tipos, Funcionamiento y Aplicaciones en Electrónica
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Transistores de Efecto de Campo (FET)
Los transistores de efecto de campo (FET) son una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por tensión.
Tipos de FET
JFET (Junction Field-Effect Transistor)
Un JFET está formado por una barra de material tipo P o N, llamada canal, rodeada en su longitud por un collar del otro tipo de material que forma con el canal una unión P-N. En los extremos del canal se hacen sendas conexiones óhmicas llamadas respectivamente drenaje (D - Drain) y fuente (S - Source), más una conexión llamada puerta (G - Gate) en el collar.
JFET en Canal N
Puesto que hay una tensión positiva entre D y S, los electrones fluirán desde S a D. Mediante la tensión VGS se puede controlar el ancho del canal y, por lo tanto, la corriente que fluye desde D a S. El parámetro de la potencia disipada por el transistor es especialmente crítico con la temperatura, de modo que decrece a medida que aumenta la temperatura. Las uniones G-D y S-G están polarizadas en inversa, de tal forma que no existe otra corriente que la inversa de saturación de la unión PN. Por lo tanto, la corriente que toma G es muy pequeña, lo que indica que es un dispositivo de muy alta impedancia de entrada. La zona N es pequeña y la amplitud de la zona de deplexión afecta el ancho efectivo del canal.
JFET Canal P
El funcionamiento de un JFET canal P es complementario al de un JFET canal N, lo que significa que todos los voltajes y corrientes son de sentido contrario.
MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)
Un MOSFET es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. En los MOSFET, G no absorbe corriente en absoluto, a diferencia de los transistores bipolares, donde la corriente que atraviesa la base no siempre puede ser despreciada. Presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.
Aplicaciones del MOSFET
- Resistencia controlada por tensión.
- Circuitos de conmutación de potencia.
- Mezcladores de frecuencia con MOSFET de doble puerta.
Ventajas del MOSFET
- Consumo en modo estático muy bajo.
- Tamaño muy inferior al transistor bipolar.
- Gran capacidad de integración debido a su reducido tamaño.
- Impedancia de entrada muy alta.
- Velocidad de conmutación muy alta.
IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor)
Un IGBT es un dispositivo semiconductor que se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT (Bipolar Junction Transistor). Es usado en aplicaciones de alta y media energía, como fuentes conmutadas, control de la tracción en motores y hornos microondas. Grandes módulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes de cientos de amperios con voltajes de bloqueo de 6000 voltios.