Nueva polarización para la familia de transistores FET.Es una configuración para la familia de transistores FET,

para conseguir una nueva polarización.La invención tiene por objetivo proporcionar al transistor FET aquello que necesita cuando está en saturación y es una diferencia de tensión puerta-surtidor (Gate_source).Es una configuración para transistores JFET, MosFet o cualquier otro de la familia. El sistema se caracteriza por utilizar una tensión auxiliar agregada a la principal, en serie o de una tensión superior a la de servicio principal

Nueva polarización para la familia de transistores FET.

Sector de la técnica

Estado de la técnica

Esquemáticamente y de forma muy breve se puede decir que un transistor NPN o PNP bipolar tiene tres zonas semiconductoras juntas, dopadas alternativamente con elementos químicos puros donadores o aceptadores de electrones y la corriente principal circula por las tres zonas, haciendo la zona intermedia de control del paso de la corriente.

Los transistores JFET tienen tres zonas semiconductoras juntas dopadas alternativamente con purezas donadoras o aceptadoras de electrones. Las uniones Puerta (Gate)-Drenador{desagüe}(Drain) y Surtidor{fuente}(source)-Puerta están polarizadas en inversa, de tal forma que no existe otra corriente que la inversa de saturación de la unión PN. La corriente principal circula por una de las tres zonas.

La zona n (en el JFET canal n) es pequeña y la amplitud de la zona de deflexión afecta a la longitud efectiva del canal. La longitud de la zona de deflexión, depende de la tensión inversa (tensión de puerta) y controla la corriente de paso drenador{desagüe}-surtidor, de forma parecida a cuando se estrangula el paso de agua de una manguera con un torniquete.

Los transistores MOSFET tienen tres zonas semiconductoras juntas dopadas alternativamente con materiales químicamente puros donadores ó aceptadores de electrones y una zona aislante.

Las uniones Puerta-Surtidor y Drenador-Surtidor están polarizadas en directo. La polarización Puerta-Surtidor, se comporta como la tensión Base-Emisor de un transistor bipolar, pero los electrones no pueden llegar a la base por el aislante.

El cuerpo del substrato, va generalmente unido al Surtidor{fuente}.

La zona n (en el MOSFET canal n) es pequeña pero esta amplitud de la zona de deflexión no afecta a la longitud efectiva del canal.

Cuando se polariza la unión puerta-surtidor en un MOSFET de canal n, aparece un campo entre la placa metálica del cuerpo del transistor y la de la puerta, que hace que los electrones que se encuentran libres en el cuerpo se muevan hasta la unión con el aislante. Así mismo a partir de una determinada tensión denominada tensión de ruptura (VTR) la zona de deflexión de unión p-n existente entre la puerta y el surtidor también desaparece por lo que los electrones libres de la zona n se difunden en la zona p, en la parte más cercana al aislante, formando una franja de alta concentración de electrones libres (baja resistividad).

Cuando se polariza la unión Drenador-Surtidor, los electrones que llegan a la zona de deflexión de la unión drenador-puerta, son portados rápidamente al Drenador{desagüe} creando una corriente de Drenador que será proporcional a la cantidad de electrones que estén en franja (ancho de la franja electrónica). Dicha anchura depende de la tensión entre la puerta y el surtidor. Dada la capa de oxido aislante hace que no exista prácticamente corriente a través de esta capa, pero se crea una "capacidad parasita" la cual se comporta como un condensador y por lo tanto tiene carga y descarga. Que a determinadas frecuencias hay que tener presente.

Los modos de funcionamiento de todo transistor bipolar, JFET, MosFet,... son: Activo o conducción, que se utiliza en electrónica analógica, como amplificador. Y Corte y saturación, que se utiliza en electrónica digital.

Un transistor esta en corte cuando no circula corriente a través de él y en saturación cuando la corriente que circula es casi la máxima admisible.

Los transistores más utilizados en conmutación son los Bipolares. Por ser más simples de utilizar y por tener una pequeña caída de tensión entre base y Emisor, de un valor bien conocido de 0,6 v a 1 voltio. Tienen el inconveniente de tener una fuerte corriente de Base-emisor en comparación con un transistor JFET. Esta corriente de Base en muchas aplicaciones obliga a utilizar a un segundo transistor, para controlar la corriente de Base del primer transistor. En algunas aplicaciones se necesita un tercer transistor para controlar la corriente de base del segundo transistor y de esta manera tenemos una caída de tensión excesiva, generada por los dos o tres transistores bipolares utilizados. La familia de transistores FET tienen una caída de tensión variable, dependiendo de la corriente a la cual ellos estén sometidos. Esto sucede por que se comportan como una resistencia variable, cuyo valor de resistencia es función de la tensión de puerta (y de sus características técnicas). Pero tienen el problema de necesitar una gran diferencia de potencial entre puerta y surtidor (Gate_Source), la cual desaparece al entrar en saturación el transistor, si la tensión de puerta, está en relación a la tensión de la patilla del terminal drenador (Drain) o esta en función de la tensión que lo alimenta.

Todos los fabricantes tienen gráficas o tablas donde indican la resistencia interna. Esta resistencia interna no deseada, genera calor en los circuitos y por lo tanto de se busca y desea que tenga un valor lo más bajo posible. Suelen estar indicadas para una tensión de puerta-surtidor (Gate_Source) de 4 á 10 voltios. Pero en saturación no es posible esta tensión, porque cuanta menos resistencia interna tenemos, menos tensión drenador- surtidor tenemos.

Explicación de la invención

La invención consiste simplemente en proporcionar al transistor FET aquello que necesita cuando esta en saturación, y es una diferencia de tensión puerta-surtidor (Gate_source), a pesar de no existir una diferencia de potencial drenador-surtidor (Drain_source). "La forma más simple de proporcionar esta tensión, es a través de una resistencia" de por ejemplo digamos 100 kohm, la cual comunique una tensión auxiliar a la patilla terminal puerta (Gate). Tal y como se ve en la figura 3º.

"La invención es una nueva polarización para la familia de transistores FET".

Una Conmutación con transistor bipolar consiste en asociar una resistencia desde Colector a Base, para que este, entre en conducción de saturación y un transistor segundo, encargado de eliminar esa corriente, el cual es el autentico conmutador del sistema. Tal y como se ve en la figura 1º.

Si sustituimos directamente el transistor Bipolar por un transistor FET (MosFet), resulta que al perder la diferencia de potencial drenador-surtidor, perdemos también la diferencia de potencial puerta-surtidor (Gate_Source), con lo cual el transistor MosFet deja de estar en conducción de saturación y pasa a una conducción normal, generando una caída de tensión en el transistor FET (MosFet) mayor que la caída de tensión producida en saturación (en la configuración de surtidor común en otros diseños de conmutación), y a veces superior a la originada por el transistor Bipolar (0,6-1 v.). Tal y como se ve en la figura 2º. Pero "si utilizamos una tensión auxiliar agregada a la principal, en serie" o expresado de otro modo; de una tensión superior a la principal de servicio {tensión de servicio aplicada a la patilla terminal drenador (Drain)}, aplicada al terminar puerta (a través de una resistencia ó ...), siempre tendremos una tensión puerta surtidor. Por este procedimiento, cuando la tensión drenador-surtidor se hace casi cero, seguimos teniendo una diferencia de potencial puerta-fuente, debido a esta tensión auxiliar.

Esta tensión auxiliar es de muy poca potencia, tan escasa que en ciertas aplicaciones como la estabilización de corriente para una linterna, la corriente principal proviene de unas potentes baterías o pilas y en el caso de la tensión auxiliar puede venir de una pila de litio, de muy escasa potencia como una ECR1220. Tal y como se ve en la figura 3º. Para transistores JFET tendría...

1. Nueva polarización para la familia de transistores FET. Es una configuración para la familia de transistores FET, para conseguir una nueva polarización.

La invención tiene por objetivo proporcionar al transistor FET aquello que necesita cuando está en saturación y es; una diferencia de tensión puerta-surtidor (Gate_source).

Es una configuración para transistores JFET, MosFet o cualquier otro de la familia. El sistema se caracteriza por utilizar una tensión auxiliar agregada a la principal, en serie ó de una tensión superior a la de servicio principal.

2. Nueva polarización para la familia de transistores FET, según la reivindicación 1. La polarización comprende utilizar una tensión auxiliar agregada a la principal, en serie ó de una tensión superior a la principal de servicio {tensión de servicio aplicada a la patilla terminal drenador (Drain) del transistor de potencia} obtenida por cualquier otro método.

3. Nueva polarización para la familia de transistores FET, según la reivindicación 1 y 2. La forma más simple de proporcionar esta tensión, consiste en aplicar la tensión a través de una resistencia de por ejemplo digamos 100 kohm, la cual comunique una tensión auxiliar a la patilla terminal puerta (Gate).

4. Nueva polarización para la familia de transistores FET, según la reivindicación 3. Otra forma de proporcionar esta tensión, consiste en aplicar la tensión a través de un transistor (de cualquier tipo), el cual comunique una tensión auxiliar a la patilla terminal puerta (Gate).