UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Capítulo 3
transistor se encuentra bien en zona lineal, bien en zona de saturación. Estos dos conceptos se
explicarán a continuación.
Imaginemos que el transistor no se encuentra en zona de corte y que se incrementa el valor
de VD. En este caso, se produce una corriente eléctrica entre el drenador y la fuente. Si el
incremento de la tensión es pequeño, la forma del canal apenas se ve perturbada y se comportaría
como una resistencia. Se dice entonces que el transistor está en zona lineal.
Sin embargo, si el valor de la tensión VD se incrementa lo suficiente, la tensión VX entre el
punto X del canal y la puerta no es homogénea. Por ejemplo, en la zona cercana a la fuente la
tensión sería VGS pero cerca del drenador VX ≈ VGD, siendo VGD < VGS. A consecuencia de esto, el
canal es más estrecho en la zona del drenador que en la zona de la fuente y la resistencia del
transistor aumenta.
Finalmente, si VD supera un valor llamado VDSAT, el canal desaparece en las cercanías del
drenador y la corriente IDS se hace constante. En este caso, el transistor se encuentra en
saturación.
En el caso de que el transistor fuese de canal p, los dopados del transistor de fig. 3.28
deberían ser reemplazados por sus contrarios. Asimismo, el substrato debería conectarse a la
tensión más positiva del circuito y VGS debería ser negativa para que el transistor funcionase. Por
otra parte, la tensión de drenador sería menor que la de la fuente.
3.8.1 Características DC de un MOSFET. Modelo ideal y no idealidades.
Los fenómenos descritos en el apartado anterior conducen a un conjunto de ecuaciones que
relacionan la corriente IDS con VDS y VGS. Esta corriente es, en un transistor de canal n:
⎧ 0, V < V
⎪
I ⎨ ⎣ ( V V ) V V ⎦ V V V V
⎪
2
⎪⎩ β·
( V − V ) , si V > V , V > V
GS TH
⎪ 2
DS = β·
⎡2· GS − TH · DS − ⎤ DS , si DS < DSAT, GS > TH
GS TH DS DSAT GS TH
72
(3.50)
Siendo VTH la tensión umbral del transistor, VDSAT la tensión de saturación y β la
transconductancia del transistor. Los valores de estas magnitudes son las siguientes:
, ,
( )
⎛ H ⎞ ⎛ N ⎞ A
VTH = QSD (max) − QSS · ⎜ ⎟+ φMS
+ 2· VT·ln⎜
⎟
⎝εOX ⎠ ⎝ ni
⎠
(3.51)
VDSAT = VGS− VTH
(3.52)
W·
µ n· εOX
β = (3.53)
2· L· H
siendo Q’SD la máxima densidad superficial de carga en la zona de deplexión de la unión
semiconductor-óxido, Q’SS la densidad superficial de carga equivalente en la superficie del óxido
a causa de las cargas atrapadas en él, H la anchura del óxido, εOX la permitividad dieléctrica de
éste, φMS la función trabajo metal-semiconductor, NA el dopado del canal y µn la movilidad de los
electrones.