Transistor de efecto de campo (FET)

Véase también transistor y transistor bipolar.

Un transistor de efecto de campo (FET) es un tipo de transistor que se usa comúnmente para la amplificación de señales débiles (por ejemplo, para amplificar señales inalámbricas). El dispositivo puede amplificar señales analógicas o digitales. También puede conmutar CC o funcionar como oscilador.

Cómo funciona un transistor de efecto de campo (FET)

En el FET, la corriente fluye a lo largo de una ruta de semiconductores llamada canal. En un extremo del canal, hay un electrodo llamado fuente. En el otro extremo del canal, hay un electrodo llamado drenaje. El diámetro físico del canal es fijo, pero su diámetro eléctrico efectivo se puede variar mediante la aplicación de un voltaje a un electrodo de control llamado puerta. La conductividad del FET depende, en cualquier momento dado, del diámetro eléctrico del canal. Un pequeño cambio en el voltaje de la puerta puede causar una gran variación en la corriente desde la fuente hasta el drenaje. Así es como el FET amplifica las señales.

Los transistores de efecto de campo existen en dos clasificaciones principales. Estos se conocen como FET de unión (JFET) y FET de semiconductor de óxido metálico (MOSFET).

El FET de unión tiene un canal que consta de material semiconductor tipo N (canal N) o semiconductor tipo P (canal P); la puerta está hecha del tipo de semiconductor opuesto. En el material de tipo P, las cargas eléctricas se transportan principalmente en forma de deficiencias de electrones llamadas huecos. En el material de tipo N, los portadores de carga son principalmente electrones. En un JFET, la unión es el límite entre el canal y la puerta. Normalmente, esta unión PN tiene polarización inversa (se le aplica un voltaje de CC) para que no fluya corriente entre el canal y la puerta. Sin embargo, en algunas condiciones hay una pequeña corriente a través de la unión durante parte del ciclo de la señal de entrada.

En el MOSFET, el canal puede ser un semiconductor tipo N o tipo P. El electrodo de puerta es una pieza de metal cuya superficie está oxidada. La capa de óxido aísla eléctricamente la puerta del canal. Por esta razón, el MOSFET se llamó originalmente FET de puerta aislada (IGFET), pero este término ahora se usa raramente. Debido a que la capa de óxido actúa como dieléctrico, esencialmente nunca hay corriente entre la puerta y el canal durante cualquier parte del ciclo de la señal. Esto le da al MOSFET una impedancia de entrada extremadamente grande. Debido a que la capa de óxido es extremadamente delgada, el MOSFET es susceptible de ser destruido por cargas electrostáticas. Es necesario tomar precauciones especiales al manipular o transportar dispositivos MOS.

Ventajas y desventajas

El FET tiene algunas ventajas y algunas desventajas con respecto al transistor bipolar. Los transistores de efecto de campo se prefieren para trabajos con señales débiles, por ejemplo, en comunicaciones inalámbricas y receptores de transmisión. También se prefieren en circuitos y sistemas que requieren alta impedancia. El FET no se utiliza, en general, para la amplificación de alta potencia, como se requiere en las grandes comunicaciones inalámbricas y transmisores de difusión.

Los transistores de efecto de campo se fabrican en chips de circuito integrado (IC) de silicio. Un solo IC puede contener muchos miles de FET, junto con otros componentes como resistencias, condensadores y diodos.