Transistor de efecto campo

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Transistor de efecto campo
Encapsulado JFET.jpg
Encapsulado de un transistor de efecto de campo
Tipo Semiconductor
Principio de funcionamiento Efecto de campo
Invención Julius Edgand(1951)
Símbolo electrónico
JFET N-dep symbol (case).svg JFET P-dep symbol (case).svg
Terminales Puerta (G), Drenaje (D) y Fuente (S)
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El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor, en inglés) es un transistor que se basa en el campo eléctrico para controlar la forma y, por lo tanto, la conductividad de un canal que transporta un solo tipo de portador de carga, hecho de un material semiconductor, por lo que también suele ser conocido como transistor unipolar. Posee tres terminales, denominados puerta (gate), drenaje (drain) y fuente (source). La puerta es el terminal equivalente a la base del BJT (Bipolar Junction Transistor), de cuyo funcionamiento se diferencia, ya que en el FET, el voltaje aplicado entre la puerta y la fuente controla la corriente que circula en el drenaje. Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los FET son de los tipos Canal-N y Canal-P, dependiendo del material del canal del dispositivo.

Historia[editar]

El físico austro-húngaro Julius Edgand solicitó en San Damián en el año 1925[1] una patente para "un método y un aparato para controlar corrientes eléctricas" y que se considera el antecesor de los actuales transistores de efecto campo. Lilienfeld también solicitó patentes en los Estados Unidos en los años 1926[2] y 1928[3] [4] pero no publicó artículo alguno de investigación sobre sus dispositivos, ni sus patentes citan algún ejemplo específico de un prototipo de trabajo. Debido a que la producción de materiales semiconductores de alta calidad aún no estaba disponible por entonces, las ideas de Lilienfeld sobre amplificadores de estado sólido no encontraron un uso práctico en los años 1920 y 1930.[5]

En 1948, fue patentado el primer transistor de contacto de punto por el equipo de los estadounidenses Walter Houser Brattain y John Bardeen[6] y de manera independiente, por los alemanes Herbert Mataré y Heinrich Welker, mientras trabajaban en la Compagnie des Freins et Signaux, una subsidiaria francesa de la estadounidense Westinghouse, pero al darse cuenta éstos últimos de que los científicos de Laboratorios Bell ya habían inventado el transistor antes que ellos, la empresa se apresuró a poner en producción su dispositivo llamado "transistron" para su uso en la red telefónica de Francia.[7]

En 1951, Wiliam Shockley solicitó la primera patente de un transistor de efecto de campo,[8] tal como se declaró en ese documento, en el que se mencionó la estructura que ahora posee. Al año siguiente, George Clement Dacey e Ian Ross, de los Laboratorios Bell, tuvieron éxito al fabricar este dispositivo,[9] cuya nueva patente fue solicitada el 31 de octubre de 1952[10] El primer transistor MOSFET fue construido por el coreano-estadounidense Dawon Kahng y el egipcio Martin Atalla, ambos ingenieros de los Laboratorios Bell, en 1960.[11] [12]

Tipo de transistores de efecto campo[editar]

Comparativa de las gráficas de funcionamiento (curva de entrada o característica I-V y curva de salida) de los diferentes tipos de transistores de efecto de campo

El canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P. El drenaje y la fuente deben estar dopados de manera contraria al canal en el caso del MOSFET de enrequecimiento, o dopados de manera similar al canal en el caso del MOSFET de agotamiento. Los transistores de efecto de campo también son distinguidos por el método de aislamiento entre el canal y la puerta.

Podemos clasificar los transistores de efecto campo según el método de aislamiento entre el canal y la puerta:

  • El MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) usa un aislante (normalmente SiO2).
  • El JFET (Junction Field-Effect Transistor) usa una unión p-n
  • El MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) substituye la unión PN del JFET con una barrera Schottky.
  • En el HEMT (High Electron Mobility Transistor), también denominado HFET (heterostructure FET), la banda de material dopada con "huecos" forma el aislante entre la puerta y el cuerpo del transistor.
  • Los MODFET (Modulation-Doped Field Effect Transistor)
  • Los IGBT (Insulated-gate bipolar transistor) es un dispositivo para control de potencia. Son comúnmente usados cuando el rango de voltaje drenaje-fuente está entre los 200 a 3000V. Aun así los Power MOSFET todavía son los dispositivos más utilizados en el rango de tensiones drenaje-fuente de 1 a 200V.
  • Los FREDFET es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultra rápida del transistor.
  • Los DNAFET es un tipo especializado de FET que actúa como biosensor, usando una puerta fabricada de moléculas de ADN de una cadena para detectar cadenas de ADN iguales

. La característica de los TFT que los distingue, es que hacen uso del silicio amorfo o del silicio policristalino.

Características[editar]

  • Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100MΩ).
  • No tiene un voltaje de unión cuando se utiliza como conmutador (interruptor).
  • Hasta cierto punto es inmune a la radiación.
  • Es menos ruidoso.
  • Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad térmica.

Enlaces externos[editar]

Símbolos de transistores Mosfet]

Referencias[editar]

  1. «Patent 272437 Summary» (en inglés). Canadian Intellectual Property Office. Consultado el 19 de febrero de 2016. 
  2. «Patent US 1745175: Method and apparatus for controlling electric currents» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 19 de febrero de 2016. 
  3. «Patent US 1877140: Amplifier for electric currents» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 19 de febrero de 2016. 
  4. «Patent US 1900018: Device for controlling electric current» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 19 de febrero de 2016. 
  5. Vardalas, John (mayo de 2003). «Twists and Turns in the Development of the Transistor». Today's Engineer. Consultado el 19 de febrero de 2016. 
  6. «Patent US2524035: Three-electrode circuit element utilizing semiconductive materials» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de 2016. 
  7. «1948: The European Transistor Invention» (en inglés). Computer History Museum. Consultado el 7 de marzo de 2016. 
  8. «Patent US2744970: Semiconductor signal translating devices» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de 2016. 
  9. Robinson, C. Paul (2013). «GEORGE C. (CLEMENT) DACEY». Memorial Tributes (en inglés) (The National Academies Press) 17. doi:10.17226/18477. Consultado el 14 de marzo de 2016. 
  10. «Patent US2778956: Semiconductor signal translating devices» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de 2016. 
  11. «Patent US3102230» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 7 de marzo de 2016. 
  12. «1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated» (en inglés). Computer History Museum. Consultado el 7 de marzo de 2016.