El transistor de unión bipolar es un dispositivo controlado por corriente. En este transistor la corriente de base controla principalmente el funcionamiento del dispositivo. En el BJT tanto los portadores minoritarios como los mayoritarios participan en la operación. Por otro lado, un transistor de efecto de campo de unión es un dispositivo controlado por voltaje, y sólo los portadores mayoritarios participan en la operación. Antes de ir al principio básico de funcionamiento del transistor de efecto de campo de unión, primero revisamos la construcción básica del dispositivo porque nos ayuda a entender bien el asunto.
Aquí se crea un canal de semiconductor de tipo p o n entre los tipos de semiconductores opuestos. Esto significa que si el canal es de tipo p, el entorno sería de tipo n y si el canal es de tipo n, el entorno sería de tipo p. Dependiendo del tipo de semiconductor utilizado en el canal, hay dos tipos de transistores de efecto de campo de unión, a saber, el JFET de n canales y el JFET de p canales.
Para entender el principio básico de funcionamiento del transistor de efecto de campo de unión, tomamos aquí un JFET de n canales, aunque el funcionamiento del JFET del canal P es el mismo que el del FET de n canales.
El terminal conectado a un extremo del canal n se llama terminal de drenaje y el terminal conectado al otro extremo del canal se llama terminal de origen. El terminal metálico conectado a la capa que rodea el canal de material semiconductor de tipo opuesto (aquí es de tipo p) se conoce como terminal de puerta.
Ahora conectemos el circuito externo con estos tres terminales. Aquí conectamos el terminal positivo de un circuito de fuente de voltaje en el drenaje del transistor. El extremo negativo de la fuente de voltaje estaría conectado a tierra. El terminal de la puerta también está conectado a la tierra como se muestra.
Ahora en esa condición el canal n tiene un potencial más alto que la región de la puerta, por lo que la unión entre la región de la puerta de tipo p y la región del canal de tipo n estaría en una condición de sesgo inverso. Como resultado, la capa de agotamiento de esta unión se hace más gruesa, y aparentemente, el grosor de la capa de agotamiento depende de la diferencia de voltaje entre estas dos regiones.
Ahora, si miramos en el canal, vemos que el potencial del canal hacia la terminal de drenaje es más que el de la terminal de origen. Porque el terminal positivo de la fuente de voltaje se conecta en el terminal de drenaje y el terminal de la fuente está conectado a tierra. Debido a la distribución de voltaje a lo largo del canal, la porción de la unión más cercana al desagüe recibe más tensión de voltaje que la porción inferior de la unión. Como resultado, el ancho de la capa de agotamiento más cercana al desagüe sería mayor que la porción inferior. En esa condición el flujo de los portadores mayoritarios (aquí en n canal los portadores mayoritarios son electrones libres) a través del canal continuo debido al campo eléctrico aplicado entre el desagüe y la fuente. Si aumentamos lentamente el voltaje de drenaje, la corriente a través del canal de transistores de efecto de campo aumenta linealmente. Sin embargo, esta linealidad no continúa después de un determinado voltaje de drenaje. Ese voltaje se llama voltaje de pinchazo. Cuando aumentamos el voltaje de drenaje, la diferencia de voltaje entre el canal y la puerta también aumenta. Sin embargo, esta diferencia es más hacia el terminal de drenaje. Por lo tanto, la capa de agotamiento hacia el terminal de drenaje se hace más gruesa más rápido que hacia el terminal de origen. En el voltaje de compresión, las capas de agotamiento se tocan entre sí y teóricamente bloquean el canal. Así que teóricamente la corriente de drenaje que es corriente a través del canal se convierte en cero pero prácticamente la corriente no sería cero sino que obtiene un valor constante.
Porque tan pronto como la corriente de drenaje se convierte en cero, no se produce ninguna caída de voltaje en el canal, por lo que el sesgo inverso de la unión se desvanece y justo entonces de nuevo la corriente de drenaje comienza a fluir y la caída de voltaje se establece de nuevo. Debido a este fenómeno, las capas de agotamiento nunca se tocan, y siempre habrá un canal estrecho para facilitar el flujo de la corriente de drenaje.
A medida que el voltaje de drenaje aumenta más allá del valor de pellizco, las capas de agotamiento se acercan más y más. Como resultado, la resistencia del canal aumenta proporcionalmente lo que mantiene la corriente de drenaje casi constante.
Ahora fijamos el voltaje de drenaje a un cierto nivel y aplicamos un voltaje negativo en el terminal de la puerta y aumentamos lentamente el voltaje negativo del terminal de la puerta y vemos qué pasa. Si aumentamos el voltaje negativo del terminal de la puerta de cero a un cierto valor negativo, la diferencia de voltaje entre el canal y la región de la puerta aumenta, por lo tanto, el ancho de la capa de agotamiento se incrementa. Por lo tanto, aquí también se reduce la apertura del canal, lo que provoca una disminución de la corriente de drenaje incluso con un voltaje de drenaje fijo.
Así que ahora está claro para nosotros cómo podemos controlar la corriente de drenaje controlando el voltaje de la puerta. Espero que hayas captado la idea del principio básico de funcionamiento del transistor de efecto de campo de unión.
