Comprendiendo los Transistores de Efecto Campo de Unión (JFET): Fundamentos y Aplicaciones

Un transistor es un dispositivo semiconductor lineal que controla corriente usando una señal eléctrica de baja potencia. Los transistores caen en dos familias principales: bipolares y de efecto campo. Mientras los transistores bipolares usan una pequeña corriente para regular una grande, los transistores de efecto campo (FETs) dependen de un pequeño voltaje para el mismo propósito. Este artículo introduce el concepto de efecto campo y se centra en el transistor de efecto campo de unión (JFET).

Todos los FETs son unipolares, lo que significa que la corriente principal consiste en electrones en un semiconductor tipo N o huecos en un semiconductor tipo P. Esta naturaleza unipolar se hace evidente en la estructura del dispositivo:

JFET de Canal N

En un JFET, la corriente controlada fluye entre los terminales de fuente y drenaje. El voltaje compuerta-fuente regula este flujo. A diferencia de los dispositivos bipolares, el camino de corriente no cruza una unión PN; en su lugar, atraviesa un canal semiconductor ininterrumpido. El diagrama anterior muestra un canal tipo N; también existen canales tipo P.

JFET de Canal P

Aunque los JFETs de canal P están disponibles, los dispositivos de canal N son más comúnmente usados debido a ventajas de fabricación semiconductor. Para propósitos prácticos, la diferencia clave entre JFETs de canal N y P es la polarización de la unión PN compuerta-canal.

Cuando no se aplica voltaje entre compuerta y fuente, el canal ofrece un camino ancho y sin obstrucciones para la corriente. Aplicar un voltaje de polarización inversa a la unión PN compuerta-fuente reduce la conductividad del canal. En un voltaje crítico, la región de agotamiento se expande para pellizcar todo el canal, forzando al JFET al modo de corte. Este efecto de pellizco es análogo a apretar una manguera flexible hasta detener el flujo.

Los JFETs son dispositivos normalmente encendidos: sin voltaje de compuerta, la corriente fluye libremente. En contraste, los transistores bipolares son normalmente apagados; sin corriente de base, la corriente colector-emisor está ausente. La corriente del JFET es controlada por una señal de voltaje, mientras que los transistores bipolares son controlados por corriente. Además, la unión PN compuerta-fuente polarizada inversamente drena virtualmente ninguna corriente, reforzando la clasificación del JFET como dispositivo controlado por voltaje.

Polarizar directamente la unión compuerta-fuente aumenta ligeramente la conductividad del canal, pero la unión no está diseñada para transportar corriente significativa, por lo que la polarización directa debe evitarse.

Esta visión general proporciona los principios básicos de operación del JFET. En la siguiente sección, examinaremos el papel del JFET como elemento de conmutación.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo Transistores de Efecto Campo de Unión (JFET)
• Hoja de trabajo Amplificadores JFET