Un cúmul de transistors d’efecte de camp
Un transistor d’efecte de camp o FET és un transistor, on el corrent de sortida està controlat per un camp elèctric. De vegades, el FET s’anomena transistor unipolar ja que implica una operació de tipus portador únic. Els tipus bàsics de transistors FET són completament diferents dels BJT conceptes bàsics del transistor . FET és un dispositiu semiconductor de tres terminals, amb terminals de font, drenatge i porta.
Els càrregues són electrons o forats, que flueixen des de la font per drenar a través d’un canal actiu. Aquest flux d'electrons de la font al drenatge està controlat per la tensió aplicada a través de la porta i els terminals de la font.
Tipus de transistor FET
Els FET són de dos tipus: JFET o MOSFET.
Junction FET
Una unió FET
El transistor Junction FET és un tipus de transistor d’efecte de camp que es pot utilitzar com a interruptor de control elèctric. El energia elèctrica flueix a través d’un canal actiu entre fonts per drenar terminals. Aplicant un revers tensió de polarització al terminal de la porta , el canal es tensa de manera que el corrent elèctric s'apaga completament.
El transistor FET de la unió està disponible en dues polaritats
N- Canal JFET
Canal N JFET
El canal N JFET consisteix en una barra de tipus n als costats de la qual es dopen dues capes de tipus p. El canal d'electrons constitueix el canal N del dispositiu. Es fan dos contactes òhmics als dos extrems del dispositiu de canal N, que es connecten junts per formar el terminal de la porta.
Els terminals de font i de drenatge es prenen dels altres dos costats de la barra. La diferència de potencial entre els terminals de font i de drenatge es denomina Vdd i la diferència de potencial entre els terminals de font i de porta es denomina Vgs. El flux de càrrega es deu al flux d’electrons de la font al drenatge.
Sempre que s’aplica una tensió positiva a través dels terminals de desguàs i font, els electrons flueixen des de la font ‘S’ per drenar el terminal ‘D’, mentre que el corrent de drenatge convencional Id flueix a través del desguàs fins a la font. A mesura que el corrent flueix pel dispositiu, es troba en un estat.
Quan s’aplica una tensió de polaritat negativa al terminal de la porta, es crea una regió d’esgotament al canal. L'amplada del canal es redueix, de manera que augmenta la resistència del canal entre la font i el drenatge. Com que la unió porta-font està esbiaixada inversament i no flueix corrent al dispositiu, està en estat apagat.
Així, bàsicament, si s’incrementa la tensió aplicada al terminal de la porta, menys quantitat de corrent fluirà des de la font cap al drenatge.
El canal N JFET té una conductivitat més gran que el canal P JFET. Per tant, el canal N JFET és un conductor més eficient en comparació amb el canal P JFET.
Canal JFET
El canal P JFET consisteix en una barra de tipus P, als dos costats de la qual es dopen capes de tipus n. El terminal de la porta es forma unint els contactes òhmics a banda i banda. Com en un canal N JFET, els terminals de font i de drenatge es prenen dels altres dos costats de la barra. Un canal de tipus P, format per forats com a portadors de càrrega, es forma entre la font i el terminal de drenatge.
Barra JFET del canal P.
Un voltatge negatiu aplicat als terminals de drenatge i font garanteix el flux de corrent de la font al terminal de drenatge i el dispositiu funciona en una regió òhmica. Un voltatge positiu aplicat al terminal de la porta garanteix la reducció de l’amplada del canal, augmentant així la resistència del canal. Més positiu és el voltatge de la porta menys el corrent que circula pel dispositiu.
Característiques del transistor FET de connexió de canal p
A continuació es mostra la corba característica del transistor d’efecte de camp de connexió del canal p i els diferents modes de funcionament del transistor.
Característiques del transistor FET de la unió del canal p
Regió de tall : Quan la tensió aplicada al terminal de la porta és prou positiva per al canal l'amplada serà mínima , no hi ha fluxos de corrent. Això fa que el dispositiu estigui a la regió de tall.
Regió òhmica : El corrent que circula pel dispositiu és linealment proporcional a la tensió aplicada fins que s’arriba a una tensió de ruptura. En aquesta regió, el transistor mostra certa resistència al flux de corrent.
Regió de saturació : Quan el voltatge de la font de drenatge arriba a un valor tal que el corrent que circula pel dispositiu és constant amb la tensió de la font de drenatge i varia només amb la tensió de la font de la porta, es diu que el dispositiu es troba a la regió de saturació.
Desglossar la regió : Quan el voltatge de la font de drenatge arriba a un valor que fa que la regió d’esgotament es trenqui, provocant un augment brusc del corrent de drenatge, es diu que el dispositiu es troba a la regió de desglossament. Aquesta regió de desglossament s'assoleix abans per obtenir un valor inferior de la tensió de la font de drenatge quan la tensió de la font de la porta és més positiva.
Transistor MOSFET
Transistor MOSFET
El transistor MOSFET, com el seu nom indica, és una barra semiconductora de tipus p (tipus n) (amb dues regions de tipus n fortament dopades difoses) amb una capa d’òxid de metall dipositada a la superfície i forats extrets de la capa per formar la font i terminals de drenatge. Una capa metàl·lica es diposita sobre la capa d'òxid per formar el terminal de la porta. Una de les aplicacions bàsiques dels transistors d’efecte de camp és utilitzar un MOSFET com a commutador.
Aquest tipus de transistor FET té tres terminals, que són font, drenatge i porta. La tensió aplicada al terminal de la porta controla el flux de corrent de la font al drenatge. La presència d’una capa aïllant d’òxid de metall fa que el dispositiu tingui una impedància d’entrada elevada.
Tipus de transistor MOSFET basat en els modes d’operació
Un transistor MOSFET és el tipus de transistor d’efecte de camp més utilitzat. L'operació MOSFET s'aconsegueix en dos modes, basant-se en la qual es classifiquen els transistors MOSFET. L'operació MOSFET en mode de millora consisteix en una formació gradual d'un canal mentre que, en mode MOSFET d'esgotament, consisteix en un canal ja difós. Una aplicació avançada de MOSFET és CMOS .
Transistor MOSFET de millora
Quan s’aplica una tensió negativa al terminal de la porta de MOSFET, els portadors o forats que porten càrrega positiva s’acumulen més a prop de la capa d’òxid. Es forma un canal des de la font fins al terminal de drenatge.
Transistor MOSFET de millora
A mesura que el voltatge es fa més negatiu, l'amplada del canal augmenta i el corrent flueix des de la font fins al terminal de drenatge. Així, a mesura que el flux de corrent “augmenta” amb el voltatge de porta aplicat, aquest dispositiu s’anomena MOSFET de tipus Millora.
Transistor MOSFET en mode d’esgotament
Un MOSFET en mode d’esgotament consisteix en un canal difós entre el desguàs al terminal font. En absència de tensió de porta, el corrent flueix des de la font cap al drenatge a causa del canal.
Transistor MOSFET en mode d’esgotament
Quan aquest voltatge de la porta es fa negatiu, s’acumulen càrregues positives al canal.
Això provoca una regió d’esgotament o una regió de càrregues immòbils al canal i dificulta el flux de corrent. Així, a mesura que el flux de corrent es veu afectat per la formació de la regió d’esgotament, aquest dispositiu s’anomena MOSFET en mode d’esgotament.
Aplicacions que impliquen MOSFET com a commutador
Control de la velocitat del motor BLDC
MOSFET es pot utilitzar com a interruptor per accionar un motor de corrent continu. Aquí s’utilitza un transistor per activar el MOSFET. Els senyals PWM d’un microcontrolador s’utilitzen per encendre o apagar el transistor.
Control de la velocitat del motor BLDC
Un senyal lògic baix del pin del microcontrolador fa que l’acoblador OPTO funcioni, generant un senyal lògic alt a la seva sortida. El transistor PNP està tallat i, per tant, el MOSFET s’activa i s’encén. Els terminals de drenatge i font són curts i el flux de corrent cap als bobinatges del motor de manera que comenci a girar. Els senyals PWM asseguren control de velocitat del motor .
Conducció d'una sèrie de LED:
Condueix una gran quantitat de LEDs
L’operació MOSFET com a commutador implica l’aplicació de controlar la intensitat d’un conjunt de LEDs. Aquí es fa servir un transistor, impulsat per senyals procedents de fonts externes com el microcontrolador, per accionar el MOSFET. Quan el transistor està apagat, el MOSFET obté el subministrament i s’encén, proporcionant així una polarització adequada a la matriu de LED.
Canvi de llum mitjançant MOSFET:
Canvi de llum mitjançant MOSFET
MOSFET es pot utilitzar com a interruptor per controlar la commutació de llums. Aquí també, el MOSFET s'activa mitjançant un commutador de transistor. Els senyals PWM d'una font externa com un microcontrolador s'utilitzen per controlar la conducció del transistor i, per tant, el MOSFET s'encén o s'apaga, controlant així la commutació de la llum.
Esperem tenir èxit en proporcionar els millors coneixements als lectors sobre el tema dels transistors d’efecte de camp. Ens agradaria que els lectors responguessin a una pregunta senzilla: en què es diferencien els FET dels BJT i per què s’utilitzen més comparativament.
Si us plau, les vostres respostes juntament amb els vostres comentaris a la secció de comentaris de sota
Crèdits fotogràfics
Un cúmul de transistors d'efecte de camp de alibaba
Canal N JFET de solarbotics
Barra JFET del canal P per wikimedia
Característiques del canal P JFET corbades per aprenentatge sobre electrònica
Transistor MOSFET de imimg
Millora del transistor MOSFET de avui en dia
