Um conjunto de transistores de efeito de campo
Um transistor de efeito de campo ou FET é um transistor, onde a corrente de saída é controlada por um campo elétrico. O FET às vezes é chamado de transistor unipolar, pois envolve operação do tipo portadora única. Os tipos básicos de transistores FET são completamente diferentes do BJT transistor básico . FET são dispositivos semicondutores de três terminais, com terminais de fonte, dreno e porta.
Os carregadores de carga são elétrons ou buracos, que fluem da fonte para drenar através de um canal ativo. Este fluxo de elétrons da fonte ao dreno é controlado pela voltagem aplicada nos terminais da porta e da fonte.
Tipos de transistor FET
Os FETs são de dois tipos - JFETs ou MOSFETs.
Junção FET
Um FET de junção
O transistor FET de junção é um tipo de transistor de efeito de campo que pode ser usado como uma chave controlada eletricamente. O Energia elétrica flui através de um canal ativo entre as fontes para drenar os terminais. Aplicando um reverso tensão de polarização para o terminal do portão , o canal é tensionado de forma que a corrente elétrica é desligada completamente.
O transistor de junção FET está disponível em duas polaridades que são
JFET de canal N
Canal N JFET
O JFET do canal N consiste em uma barra do tipo n nas laterais das quais duas camadas do tipo p são dopadas. O canal de elétrons constitui o canal N para o dispositivo. Dois contatos ôhmicos são feitos em ambas as extremidades do dispositivo de canal N, que são conectados para formar o terminal do portão.
Os terminais de fonte e dreno são retirados dos outros dois lados da barra. A diferença de potencial entre os terminais da fonte e do dreno é denominada Vdd e a diferença de potencial entre a fonte e o terminal da porta é denominada Vgs. O fluxo de carga é devido ao fluxo de elétrons da fonte ao dreno.
Sempre que uma tensão positiva é aplicada nos terminais de dreno e fonte, os elétrons fluem da fonte 'S' para drenar o terminal 'D', enquanto a corrente de drenagem convencional Id flui do dreno para a fonte. Conforme a corrente flui pelo dispositivo, ele fica em um estado.
Quando uma tensão de polaridade negativa é aplicada ao terminal da porta, uma região de depleção é criada no canal. A largura do canal é reduzida, aumentando assim a resistência do canal entre a fonte e o dreno. Como a junção porta-fonte é polarizada reversa e nenhuma corrente flui no dispositivo, ele está desligado.
Então, basicamente, se a tensão aplicada no terminal da porta for aumentada, menos quantidade de corrente fluirá da fonte para o dreno.
O JFET do canal N tem uma condutividade maior do que o JFET do canal P. Portanto, o JFET do canal N é um condutor mais eficiente em comparação com o JFET do canal P.
JFET P-Channel
O JFET do canal P consiste em uma barra do tipo P, em dois lados da qual as camadas do tipo n são dopadas. O terminal da porta é formado pela união dos contatos ôhmicos em ambos os lados. Como em um JFET de canal N, os terminais de fonte e dreno são retirados dos outros dois lados da barra. Um canal do tipo P, consistindo de orifícios como portadores de carga, é formado entre a fonte e o terminal de drenagem.
Barra JFET do canal P
Uma tensão negativa aplicada aos terminais de dreno e fonte garante o fluxo de corrente da fonte para o terminal de dreno e o dispositivo opera na região ôhmica. Uma tensão positiva aplicada ao terminal do gate garante a redução da largura do canal, aumentando assim a resistência do canal. Mais positiva é a tensão da porta, menos é a corrente que flui através do dispositivo.
Características do transistor FET de junção do canal p
A seguir está a curva característica do transistor de efeito de campo de junção do canal p e os diferentes modos de operação do transistor.
Características do transistor FET de junção de canal p
Região de corte : Quando a tensão aplicada ao terminal do portão é suficientemente positiva para o canal largura mínima , sem fluxos de corrente. Isso faz com que o dispositivo fique na região de corte.
Região ôhmica : A corrente que flui através do dispositivo é linearmente proporcional à tensão aplicada até que uma tensão de ruptura seja alcançada. Nesta região, o transistor apresenta alguma resistência ao fluxo de corrente.
Região de saturação : Quando a tensão dreno-fonte atinge um valor tal que a corrente que flui através do dispositivo é constante com a tensão dreno-fonte e varia apenas com a tensão porta-fonte, o dispositivo é dito estar na região de saturação.
Dividir região : Quando a tensão da fonte de drenagem atinge um valor que causa a quebra da região de depleção, causando um aumento abrupto na corrente de dreno, o dispositivo está na região de quebra. Esta região de ruptura é alcançada mais cedo para um valor mais baixo de tensão dreno-fonte quando a tensão porta-fonte é mais positiva.
Transistor MOSFET
Transistor MOSFET
O transistor MOSFET, como o próprio nome sugere, é uma barra semicondutora do tipo p (tipo n) (com duas regiões fortemente dopadas do tipo n difundidas nela) com uma camada de óxido de metal depositada em sua superfície e orifícios retirados da camada para formar a fonte e terminais de drenagem. Uma camada de metal é depositada na camada de óxido para formar o terminal de porta. Uma das aplicações básicas dos transistores de efeito de campo é o uso de um MOSFET como um switch.
Este tipo de transistor FET possui três terminais, que são fonte, dreno e porta. A tensão aplicada ao terminal do gate controla o fluxo de corrente da fonte ao dreno. A presença de uma camada isolante de óxido de metal resulta no dispositivo com alta impedância de entrada.
Tipos de transistor MOSFET com base nos modos de operação
Um transistor MOSFET é o tipo de transistor de efeito de campo mais comumente usado. A operação MOSFET é alcançada em dois modos, com base nos quais os transistores MOSFET são classificados. A operação do MOSFET em modo de realce consiste na formação gradual de um canal, enquanto no modo de depleção MOSFET consiste em um canal já difundido. Uma aplicação avançada do MOSFET é CMOS .
Transistor MOSFET de aprimoramento
Quando uma voltagem negativa é aplicada ao terminal de porta do MOSFET, os portadores ou orifícios de carga positiva se acumulam mais perto da camada de óxido. Um canal é formado da fonte ao terminal de drenagem.
Transistor MOSFET de aprimoramento
À medida que a tensão se torna mais negativa, a largura do canal aumenta e a corrente flui da fonte para o terminal de drenagem. Assim, como o fluxo de corrente 'aumenta' com a tensão de porta aplicada, este dispositivo é chamado de MOSFET de tipo de aprimoramento.
Transistor MOSFET do modo de esgotamento
Um MOSFET no modo de depleção consiste em um canal difundido entre o dreno e o terminal de origem. Na ausência de qualquer tensão de porta, a corrente flui da fonte para o dreno por causa do canal.
Transistor MOSFET do modo de depleção
Quando a tensão dessa porta se torna negativa, cargas positivas se acumulam no canal.
Isso causa uma região de depleção ou região de cargas imóveis no canal e impede o fluxo de corrente. Assim, como o fluxo de corrente é afetado pela formação da região de depleção, esse dispositivo é denominado MOSFET no modo de depleção.
Aplicativos envolvendo MOSFET como um switch
Controlando a velocidade do motor BLDC
O MOSFET pode ser usado como uma chave para operar um motor DC. Aqui, um transistor é usado para acionar o MOSFET. Os sinais PWM de um microcontrolador são usados para ligar ou desligar o transistor.
Controlando a velocidade do motor BLDC
Um sinal lógico baixo do pino do microcontrolador faz com que o Acoplador OPTO opere, gerando um sinal lógico alto em sua saída. O transistor PNP é desligado e, conseqüentemente, o MOSFET é acionado e ligado. Os terminais do dreno e da fonte estão em curto e a corrente flui para os enrolamentos do motor de forma que ele começa a girar. Os sinais PWM garantem controle de velocidade do motor .
Conduzindo uma série de LEDs:
Conduzindo uma série de LEDs
A operação do MOSFET como uma chave envolve a aplicação do controle da intensidade de um conjunto de LEDs. Aqui, um transistor, acionado por sinais de fontes externas como um microcontrolador, é usado para acionar o MOSFET. Quando o transistor é desligado, o MOSFET obtém a alimentação e é LIGADO, fornecendo assim a polarização adequada ao conjunto de LEDs.
Lâmpada de comutação usando MOSFET:
Lâmpada de comutação usando MOSFET
O MOSFET pode ser usado como um interruptor para controlar o acendimento das lâmpadas. Aqui também, o MOSFET é acionado usando uma chave de transistor. Os sinais PWM de uma fonte externa, como um microcontrolador, são usados para controlar a condução do transistor e, consequentemente, o MOSFET liga ou desliga, controlando assim o acendimento da lâmpada.
Esperamos ter tido sucesso em fornecer o melhor conhecimento aos leitores sobre o tópico de transistores de efeito de campo. Gostaríamos que os leitores respondessem a uma pergunta simples - Como os FETs são diferentes dos BJTs e por que eles são mais usados comparativamente.
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