¿Que es un MESFET? Puedes que estés un poco familiarizado con los transistores BJT (Transistor de unión bipolar), los MOSFET (Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico); algunas personas más experimentadas podrían conocer los FET (Transistor de efecto de campo) y tal vez incluso los IGBT; pero estos no son todos los tipos de transistores que existen. Aparte de estos componentes electrónicos semiconductores, existen muchos tipos de transistores; como los HBT(Transistor bipolar de heterounión), los MOSFET de doble puerta, los transistores uniunión, los transistores de alta movilidad de electrones y del que hablaremos en este artículo los transistores de efecto de campo de semiconductores metálicos(MESFET). Son similares en comportamiento y construcción a un JFET; tienen una unión polarizada inversa que cambia el ancho de una zona de agotamiento, controlando la corriente de drenaje.
Construcción y Funcionamiento del MESFET
Este transistor posee una capa semiconductora ligeramente dopado n(generalmente GaAs), grabado en un sustrato semi aislante; con un área de semiconductor fuertemente dopado n en cada extremo, llamado fuente o drenaje. El lado superior del canal está recubierto de metal, formando una unión Schottky . Este electrodo, llamado puerta(Gate), si está polarizado negativamente (positivo para los tipos de canal P) puede controlar el flujo de corriente a través del canal; estableciendo una región de agotamiento sin portador de carga cerca de la metalización de la puerta(Gate), limitando a su vez la corriente del canal. Esto se conoce como modulación del ancho del canal portador, el proceso es comparable al apretar una manguera de agua reduciendo el flujo de agua.
El MESFET cuando está en modo de agotamiento lo cual hace que la puerta sea más negativa, el canal de agotamiento se agranda; porque los electrones negativos son repelidos por el voltaje de la puerta negativa, en los dispositivos de canal P; al hacer que el voltaje de la puerta sea más positivo, esto se logra. En dispositivos de modo de mejora, la zona de agotamiento normalmente cubre todo el canal en Vg = Vs y no fluye corriente de drenaje; solo cuando se aplica un positivo (para los tipos de canal N), el canal de agotamiento se reduce, lo que permite el flujo de corriente.
En los circuitos con MESFET debe estar polarizado para que en ningún momento durante el funcionamiento; el voltaje de la compuerta(Gate) permite que el diodo del canal de la compuerta conduzca, para los dispositivos de arseniuro de galio(GaAs) de canal N, el voltaje de la fuente de la compuerta no puede aumentar por encima de 0.1-0.3 volts como esto haría que la corriente fluyera a través de la delicada puerta(Gate) destruyéndose. Los MESFET pueden averiarse fácilmente por las descargas estáticas .
Tipos de MESFET
Existen 2 tipos de MESFET de canal P y de canal N; pero se utilizan mayormente los canales N que los P. Esto se debe a la movilidad de los electrones es alrededor de 20 veces la movilidad de los huecos para GaAs y en los canales N los electrones son los principales portadores de carga, no huecos como en los tipos de canales P.
Además del tipo de canal, se pueden dividir en modos de agotamiento y mejora : en agotamiento con polarización de puerta cero, flujos de corriente de drenaje y al máx. sesgo (corte) la corriente es cero. En la mejora, el transistor normalmente permite que fluya la corriente de drenaje y solo después de aplicar la polarización adecuada, fluye la corriente de drenaje. La mayoría de los MESFET están en modo de agotamiento de canal N.
Aplicaciones Tecnológicas
El MESFET es un tipo de transistor de efecto de campo de semiconductor de metal; se usa para aplicaciones de frecuencias extremadamente altas de hasta 40GHz; tanto en ganancias de alta potencia (por debajo de 40 W) y de baja potencia. Debido a su excelente rendimiento en altas frecuencias, baja interferencia y alta ganancia.
- Comunicaciones, transmisiones por satélites y Radares.
- Telefonía móvil.
- Vías de comunicación por medio de microondas.
Ventajas de los MESFET
- Mejor rendimiento de SHF(Frecuencia Super Alta) y UHF(Ultra Alta Frecuencia).
- Para entrada con alta Impedancia.
- Generación de muy poco ruido.
- Capacidades parásitas bajas.
El transistor tiene mejor rendimiento para alta frecuencia; lo permite la muy alta movilidad de electrones de arseniuro de galio(GaAs), que es más de 5 veces mayor que la del silicio. La alta impedancia de entrada es típica de todos los FET. La figura de ruido muy baja es causada por el canal enterrado y la carga no pasa por estados de superficie. La baja capacitancia parásita se debe a la unión puerta-canal tipo Schottky, en un JFET esta unión es de tipo pn, con capacitancias más altas. La principal desventaja que tiene el mesfet es su alto costo de fabricación; debido a que el arseniuro de galio(GaAs) es mucho más duro que el silicio y una gran cantidad de dispositivos no funcionan después de fabricarse.
