¿Que es el Transistor de Efecto de Campo o FET?
El transistor de efecto de campo abreviado por las siglas del inglés FET(Field Effect Transistor), es un dispositivo activo de 3 terminales que usa un campo eléctrico para controlar el flujo de corriente y tiene una alta impedancia de entrada que es útil en muchos circuitos y equipos. El transistor de efecto de campo o FET, es un componente electrónico clave que se utiliza en muchas áreas de la industria electrónica como los HEMT, MESFET, Transistor de Puerta Flotante y otros tipos de transistores. El FET se utiliza en muchos circuitos construidos a partir de componentes electrónicos; en áreas que van desde la tecnología de RF hasta el control de potencia y la conmutación electrónica hasta la amplificación general.
El uso principal del transistor de efecto de campo(FET) se encuentra dentro de los circuitos integrados. En esta aplicación, los circuitos FET consumen niveles mucho más bajos de energía que los circuitos integrados que utilizan tecnología de transistores bipolares. Esto permite que funcionen los circuitos integrados de gran escala. Si se usara tecnología bipolar, el consumo de energía sería órdenes de magnitud mayor y la energía generada sería demasiado grande para disiparse del circuito integrado. Además de utilizarse en circuitos integrados, las versiones discretas de transistores de efecto de campo están disponibles como componentes electrónicos con plomo y también como dispositivos de montaje en superficie.
Historia del Transistor de Efecto de Campo (FET)
Antes de que se introdujeron los primeros FET en el mercado de componentes electrónicos, el concepto se conocía desde hacía varios años. Hubo muchas dificultades para realizar este tipo de dispositivo y hacerlo funcionar. Algunos de los primeros conceptos del transistor de efecto de campo se describieron en un artículo de Lilienfield en 1926 y en otro artículo de Heil en 1935.
Las siguientes bases se establecieron durante la década de 1940 en Bell Laboratories(Historia del Transistor), donde se estableció el grupo de investigación de semiconductores. Este grupo investigó una serie de áreas relacionadas con los semiconductores,sus propiedades y aplicaciones, una de las cuales era un dispositivo que modulaba la corriente que fluye en un canal de semiconductores colocando un campo eléctrico cerca de él. Durante estos primeros experimentos, los investigadores no pudieron hacer que la idea funcionara, convirtiendo sus ideas en otra idea y finalmente inventando otra forma de componente electrónico semiconductor: el transistor bipolar.
Después de esto, gran parte de la investigación de semiconductores se centró en mejorar el transistor bipolar, y la idea de un transistor de efecto de campo no se investigó por completo durante algún tiempo. En la actualidad, los FET se utilizan mucho y constituyen el principal elemento activo en muchos circuitos integrados y circuitos electrónicos. Sin estos componentes electrónicos la tecnología moderna sería muy diferente a lo que es ahora mismo.
Transistor de Efecto de Campo: conceptos básicos del FET
El concepto de transistor de efecto de campo se basa en el concepto de que la carga en un objeto cercano puede atraer cargas dentro de un canal semiconductor. Básicamente, funciona mediante un efecto de campo eléctrico, de ahí el nombre. El FET consta de un canal semiconductor con electrodos en cada extremo denominado drenaje(D) y fuente(S). Un electrodo de control llamado puerta(G) se coloca muy cerca del canal para que su carga eléctrica pueda afectar el canal. De esta manera, la puerta del FET controla el flujo de portadores (ya sea electrones o huecos) que fluyen desde la fuente al drenaje. Lo hace controlando el tamaño y la forma del canal conductor.
El canal semiconductor donde ocurre el flujo de corriente puede ser del tipo P o del tipo N. Esto da lugar a dos tipos o categorías de FET conocidos como FET de canal P y FET de canal N. A pesar de las dos categorías anteriores hay dos categorías más. El aumento del voltaje en la puerta puede agotar o mejorar el número de portadores de carga disponibles en el canal. Como resultado de esto hay FET en modo de mejora y FET en modo de agotamiento. Como es solo el campo eléctrico el que controla la corriente que fluye en el canal, se dice que el dispositivo funciona con voltaje y tiene una alta impedancia de entrada, generalmente son muchos megaohmios. Esto puede ser una clara ventaja sobre el transistor bipolar que funciona con corriente y tiene una impedancia de entrada mucho menor.
Simbología de Circuitos de los FET
Los transistores de efecto de campo se usan ampliamente en todas las formas de circuito, desde los que se usan en circuitos con componentes electrónicos discretos hasta los que se usan en los circuitos integrados.
Como el transistor de efecto de campo es un componente manejado por voltaje en lugar de un componente por corriente como es el caso del transistor bipolar, lo que significa que algunos aspectos del circuito son muy diferentes; como las disposiciones de polarización particularmente. Sin embargo, el diseño de circuitos electrónicos con FET es relativamente fácil: es un poco diferente al que se usa con transistores bipolares.
Usando FET, se pueden diseñar circuitos como amplificadores de voltaje, amortiguadores o seguidores de corriente, osciladores, filtros y muchos más. Los circuitos son muy similares a los de los transistores bipolares e incluso válvulas termoiónicas o tubos de vacío. Curiosamente, las válvulas o tubos también son dispositivos operados por voltaje, por lo tanto sus circuitos son muy similares, incluso en términos de disposiciones de polarización.
Especificaciones del Transistor de Efecto de Campo FET
Además de seleccionar un tipo particular de transistor de efecto de campo para cualquier circuito dado, también es necesario comprender las diferentes especificaciones. De esta manera, es posible garantizar que el FET funcionará con los parámetros de rendimiento requeridos.
Las especificaciones de FET incluyen todo, desde los voltajes y corrientes máximos permitidos hasta los niveles de capacitancia y transconductancia. Todos ellos juegan un papel en la determinación de si un FET en particular es adecuado para un circuito o aplicación determinados.
La tecnología de transistores de efecto de campo se puede utilizar en varias áreas donde los transistores bipolares no son tan adecuados: cada uno de estos dispositivos semiconductores tiene sus propias ventajas y desventajas, y se puede utilizar con gran efecto en muchos circuitos. El transistor de efecto de campo tiene una impedancia de entrada muy alta y es un dispositivo impulsado por voltaje, lo que lo abre para su uso en muchas áreas.
Tipos de Transistores de Efecto de Campo
Hay muchas formas de definir los diferentes tipos de FET disponibles. Los diferentes tipos significan que durante el diseño del circuito electrónico, hay una elección del componente electrónico adecuado para el circuito. Al seleccionar el dispositivo correcto, es posible obtener el mejor rendimiento para el circuito dado.
Los FET pueden clasificarse de varias formas, pero algunos de los principales tipos de FET se pueden cubrir en la imagen de árbol superior. Hay muchos tipos diferentes de FET en el mercado para los que existen varios nombres. Algunas de las categorías principales se muestran a continuación.
- Unión FET, JFET
- FET de puerta aislada / MOSFET de silicio de óxido de metal
- MOSFET de doble puerta
- MESFET
- HEMT / PHEMT
- FinFET
- VMOS
