Fet – Transístor de efeito de campo

Fet – Transístor de efeito de campo

Os transístores bipolares e os transístores de efeito de campo (Fet) distinguem-se pela sua estrutura e teoria de funcionamento; há no entanto uma diferença que determina a sua utilização: O transístor bipolar é comandado por corrente, enquanto o Fet é comandado por tensão.

Tipos de Fet

J-Fet

(Junction - Field Effect Transistor)

MOS-Fet

(Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transistor)

J-Fet

O J-Fet canal N é constituído basicamente por uma junção PN, sendo ambos os extremos da região N dotada de terminais (Dreno e Fonte), formando a região P (Gate ou porta) um anel em volta da região N.

Se ligarmos uma bateria entre os terminais da região N circulará uma corrente limitada apenas pela resistência do material semicondutor. Porém, se polarizarmos inversamente a junção PN (Gate negativa em relação à Fonte), formar-se-á uma zona de deplecção em volta da junção PN. Devido a esse facto, ficará mais estreito o canal o que equivale a um aumento da resistência interna da região N.

Através da Gate podemos determinar o maior ou menor fluxo de corrente entre os terminais Fonte e Dreno. Fixando o valor da tensão dreno-fonte (VDS), a corrente de dreno (ID) será função da polarização inversa da Gate que variará a espessura do canal por variação da zona de deplecção.

Símbolos

D – Drain (Dreno)

S – Source (Fonte)

G – Gate (Porta)

Funcionamento

Para o Fet funcionar a Gate deve ser inversamente polarizada (no J-Fet canal N: Gate negativa em relação à Fonte, no J-Fet canal P: gate positiva em relação à Fonte),

O Dreno (D) é positivo em relação à Fonte (S). A corrente dreno-fonte (IDS) ou simplesmente corrente de dreno (ID) é inversamente proporcional à tensão gate-fonte (VGS), conhecida por tensão de gate (VG). Assim se: VG   ID  (isto porque a zona de deplecção vai aumentar e o canal vai estreitar o que provoca um aumento de resistência e consequentemente uma diminuição da corrente)

Mantendo-se constante VDS e fazendo variar VG, ID sofrerá uma certa variação e a relação ∆ID/∆VG dá-nos a transcondutância em Siemens do Fet, representada por gm.

Considerando ID como saída e VGS como entrada, o J-Fet surge como uma fonte de corrente controlada por tensão.

Mos-Fet

Evitar tocar com as mãos nos terminais dos Fet já que todos eles, mas especialmente os de tecnologia MOS, são sensíveis a cargas eléctricas estáticas que podem danificar permanentemente a sua estrutura interna.

A sua resistência de entrada é muito elevada (da ordem dos 1015 ).

Os transístores de gate isolada (Mos-Fet ou Ig-Fet) recebem esse nome em virtude da gate ser uma película metálica (de alumínio) isolada electricamente do canal (semicondutor) através de uma finíssima camada de óxido de silício.

Tipos de Mos-Fet

Mos-Fet de empobrecimento ou deplecção

Mos-Fet de enriquecimento

NMOS (canal tipo N)

PMOS (canal tipo P)

CMOS (transístor NMOS e PMOS no mesmo chip)

Mos-Fet de empobrecimento

Tal como no J-Fet um dos extremos do canal é a Fonte, e o outro o Dreno; e sobre o canal existe uma delicada capa de óxido de silício (SiO2) sobre a qual é aplicada uma camada de alumínio (Al) para formar a Porta ou Gate.

O Dreno é ligado ao pólo positivo da bateria e a Fonte ao negativo. Se a tensão na Gate ou Porta for zero (VG= 0 Volt) a corrente de dreno (ID) será limitada apenas pela resistividade do canal n (que não é elevada). Porém, se aplicarmos uma tensão inversa entre a gate e a fonte (Gate negativa em relação à Fonte) forma-se um campo electrostático que repelirá os electrões livres que no material N, são os portadores de corrente, formando-se, desta forma, uma zona de deplecção, cuja profundidade dependerá da tensão aplicada.

Quando a tensão de porta se torna negativa o campo eléctrico produzido pelo condensador (formado pela Porta – SiO2 – canal N) vai atrair cargas positivas para o canal. A presença das cargas positivas destrói as negativas e isso produz um estreitamento do canal. Desta forma, tal como sucede nos J-Fet, a intensidade da corrente entre Fonte e Dreno (ID) será inversamente proporcional à tensão entre Gate e Fonte (VG) VG   ID 

Há um valor da tensão de Gate, chamada tensão de corte, no qual o canal ficará totalmente fechado e a corrente de dreno será igual

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