JFET

JFET (Transistor de efecto campo de unión)
Esquema interno de un transistor JFET de canal P
Principio de funcionamiento	Efecto de campo
Invención	William Shockley,1951
Símbolo electrónico
Terminales	Puerta (G), Drenaje (D) y Fuente (S).

ElJFET(Junction Field-Effect Transistor,en españoltransistor de efecto de campode juntura o unión) es un tipo dedispositivo electrónicode tres terminales que puede ser usado como interruptor electrónicamente controlado, amplificador o resistencia controlada por voltaje. Posee tres terminales, comúnmente llamadosdrenaje(D),puertaocompuerta(G) yfuente(S)..

A diferencia deltransistor de unión bipolarel JFET, al ser un dispositivo controlado por un voltaje de entrada, no necesita de corriente de polarización. Lacarga eléctricafluye a través de un canal semiconductor (de tipo N o P) que se halla entre el drenaje y la fuente. Aplicando una tensión eléctrica inversa al terminal de puerta, el canal se "estrecha" de modo que ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica. Un JFET conduce entre los terminales D y S cuando la tensión entre los terminales G y S (V_GS) es igual a cero (región de saturación), pero cuando esta tensión aumenta en módulo y con la polaridad adecuada, la resistencia entre los terminales D y S crece, entrando así en laregión óhmica,hasta determinado límite cuando deja de conducir y entraen corte.La gráfica de la tensión entre los terminales D y S (V_DS) en el eje horizontal contra la corriente del terminal D (I_Do corriente de drenaje) es una curva característica y propia de cada JFET.

Un JFET tiene una gran impedancia de entrada (que se halla frecuentemente en el orden de 10¹⁰ohmios), lo cual significa que tiene un efecto despreciable respecto a los componentes o circuitos externos conectados a su terminal de puerta.

Historia

El físico austro-húngaroJulius Edgar Lilienfeldsolicitó en Canadá en el año 1925​ y en los Estados Unidos en los años 1926​ y 1928​​ patentes para un dispositivo que se considera el antecesor de los actuales transistores de efecto campo, pero no lo construyó.

En 1947, los físicos estadounidensesWilliam Shockley,(Rolando CHavarria Seas)Walter Houser BrattainyJohn Bardeenfracasaron en sus intentos de construir un transistor de efecto de campo, pero cuando analizaban las fallas que su diseño presentaba, descubrieron el transistor de contacto de punto por el cual los dos últimos solicitaron una patente el 17 de junio de 1948​

En 1951, Wiliam Shockley solicitó la primera patente de un transistor de efecto de campo,​ tal como se declaró en ese documento, en el que se mencionó la estructura que posee en la actualidad. Al año siguiente, George Clement Dacey e Ian Ross, de los Laboratorios Bell, tuvieron éxito al fabricar este dispositivo,​ cuya nueva patente fue solicitada el 31 de octubre de 1952.​

Ecuaciones del transistor J-FET

Curva característica de transferencia universal, a la izquierda y curva característica de drenaje de un transistor JFET Canal N. Las correspondientes a un JFET Canal P son el reflejo horizontal de estas.

Ecuación de entrada

Mediante la gráfica de entrada del transistor también llamadaCurva característica de transferenciauniversal,a la izquierda de la figura adjunta, se pueden deducir las expresiones analíticas que permiten analizar matemáticamente el funcionamiento de este. Así, existen diferentes expresiones para las distintas zonas de funcionamiento.

En la región activa del JFET, siempre que la tensión entre puerta y fuente V_GSsea menor que el módulo de la tensión de estrangulamiento o estricción, en la cual el JFET cae en la zona de saturación, V_ptambién llamada V_GS(off),la curva de valores límite de I_Dviene dada por la expresión:

$I_{D}=I_{DSS}{\bigg (}1-{\frac {V_{GS}}{V_{p}}}{\bigg )}^{2}$

Los puntos incluidos en esta curva representan la corriente I_Dy la tensión V_GSen la zona de saturación, mientras que los puntos del área bajo la curva representan la zona óhmica. Si |V_GS| > |V_p| (zona de corte) la corriente de drenaje es cero (I_D=0).

Ecuación de salida

En la gráfica de salida también llamadacurva característica de drenaje,a la derecha de la figura, se pueden observar con más detalle los dos estados en los que el JFET permite el paso de corriente. En un primer momento, la corriente de drenaje aumenta progresivamente según lo hace la tensión de salida drenaje-fuente (V_DS). Esta curva viene dada por la expresión:​$$I_{D}=k{\bigg [}2V_{DS}(V_{GS}-V_{p})-{V_{DS}}^{2}{\bigg ]}$$

en la cual "k" es:

$$k={\frac {I_{DSS}}{V_{p}^{2}}}$$

Puede suponerse que$I_{D}={\frac {V_{DS}}{R_{on}}}$,siendo:$$R_{on}={\frac {1}{{\frac {k}{2}}(V_{GS}-V_{p})}}$$

Por tanto, en esta zona y a efectos de análisis, el transistor puede ser sustituido por unaresistenciade valor R_on,con lo que se observa una relación entre la I_Dy la V_DSdefinida por laLey de Ohm.Esto hace que a esta zona de funcionamiento se le llamezona óhmica.A partir de una determinada tensión V_DSla corriente I_Ddeja de aumentar, quedándose fija en un valor al que se denomina I_Dde saturación o I_DSAT.El valor de V_DSa partir del cual se entra en esta nueva zona de funcionamiento viene dado por la expresión:$$V_{DS}=V_{GS}-V_{p}$$

La corriente de saturación I_DSAT,característica de cada JFET, puede calcularse reescribiendo la ecuación de entrada y, usando para "k" la expresión ya mencionada, queda:

$$I_{D}={\frac {k}{2}}(V_{GS}-V_{p})^{2}$$

Enlaces externos

• Wikimedia Commonsalberga una categoría multimedia sobreJFET.
• Physics 111 Laboratory -- JFET Circuits I pdf(en inglés)
• Simulador de un transistor JFET canal n(en inglés)
• Estudio en Laboratorio del JFET
• El transistor JFET

• Datos:Q385520
• Multimedia:JFET/Q385520