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Il transistor a effetto di campo è stato inventato da Julius Edgar Lilienfeld nel 1925, ma i primi dispositivi costruiti, i JFET, risalgono 1952, quando fu tecnologicamente possibile realizzarli. Il transistor ad effetto di campo viene realizzato affiancando il terminale di gate da due regioni di silicio drogate in maniera opposta al bulk, che costituiscono i terminali di drain e source. La regione di substrato compresa tra i due terminali drain e source è detta regione di canale, ed è caratterizzata da una lunghezza di canale L e da una larghezza di canale W, misurate rispettivamente lungo la direzione parallela e perpendicolare rispetto al verso della corrente che percorre il canale. La regione di accumulazione si verifica quando all’elettrodo di gate viene imposta una tensione negativa rispetto al bulk, generalmente posto a massa. In questa configurazione le lacune del substrato si accumulano in un piccolo strato in prossimità del terminale di gate: questa è la condizione di accumulazione. La regione di svuotamento si verifica quando all’elettrodo di gate viene imposta una tensione positiva rispetto al bulk. In questa configurazione le lacune del substrato si allontanano dalla gate, lasciando una regione di svuotamento in prossimità di esso.

La regione di inversione si verifica quando all’elettrodo di gate viene imposta una tensione positiva superiore ad una certa tensione, detta tensione di soglia. Lo strato di inversione è molto sottile e l’elevata concentrazione di elettroni è spiegata dal processo di generazione elettrone-lacune nella regione di svuotamento. La linea di contorno tra le regioni lineare e di saturazione è rappresentata dal ramo di parabola. In un transistor FET l’effetto transistor si ottiene tramite il campo elettrico indotto dalla tensione applicata tra il terminale di gate e l’estremità opposta del semiconduttore, detto bulk, che è generalmente posto al potenziale di source. Per un transistor FET a canale n la regione di substrato che collega drain e source , la regione di canale, può essere o ricca di lacune, o vuota, o ricca di elettroni a seconda che sia rispettivamente di accumulazione, di svuotamento o di inversione.

Se la tensione è invece inferiore alla tensione di soglia vi è il passaggio di una piccola corrente, detta corrente di sottosoglia. Per un transistor FET a canale p, le distribuzioni di carica sono contrarie, per cui il substrato ha un drogaggio di tipo n e i terminali di gate e source di tipo p. Caratteristiche di trasferimento per un JFET a canale n. Caratterizzazione della regione di canale in funzione della regione di funzionamento. Quando il dispositivo lavora nella regione di saturazione il canale è strozzato in prossimità del pozzo, e la corrente dipende solamente dalla tensione tra la porta e la sorgente. In questo caso non si verifica la formazione del canale: il transistor è spento e non vi è passaggio di carica tra gate e source. In questo caso il transistor è acceso, e si è creato il canale che permette il passaggio di corrente tra i terminali drain e source controllato dalla tensione VGS.

I simboli circuitali dei FET sono molteplici, tutti caratterizzati dall’avere i tre terminali, gate, source e drain on un eventuale body aggiuntivo per indicare il substrato dispomibile come piedino in rari transistor MOSFET degli anni 1960, identificati da una linea: quello della gate è perpendicolare algli altri due. Per i simboli in cui è mostrato il terminale di bulk, esso appare connesso al source: questa è una configurazione tipica, ma non è l’unica possibile. In generale il MOSFET è un dispositivo a quattro terminali. I transistor a effetto di campo si possono distinguere in varie tipologie a seconda della differente struttura e composizione: per ogni tipologia vi sono vari modelli, differenziati dal modo in cui viene isolato il terminale di gate dal canale. DEPFET, FET composto da substrato completamente svuotato, è usato come sensore, amplificatore e nodo di memoria.

DGMOSFET, mosfet con due terminali di gate. DNAFET, particolare tipo di FET basato sulla struttura del DNA, usato come biosensore. FREDFET, acronimo di Fast Reverse or Fast Recovery Epitaxial Diode FET. IGBT, acronimo di Insulated-Gate Bipolar Transistor, dispositivo per il controllo della potenza del segnale. ISFET, usato per la misura della concentrazione di ioni in una soluzione.

JFET, acronimo di Junction Field-Effect Transistor, caratterizzato dall’avere tre strati di semiconduttore con drogaggio alternato. Semiconductor Field-Effect Transistor, dispositivo che sostituisce alla giunzione p-n la barriera di Schottky. MODFET, acronimo di Modulation-Doped Field Effect Transistor, usa una struttura a buca di potenziale. Semiconductor Field-Effect Transistor, utilizza un isolante tra gate e substrato. NOMFET, acronimo di Nanoparticle Organic Memory FET. OFET, acronimo di Organic FET, usa un semiconduttore organico. URL consultato il 4 dicembre 2010.

Englewood Cliffs, NJ, Prentice Hall, 1995, pp. Fifth Edition, New York, Oxford, 2004, p. Questa pagina è stata modificata per l’ultima volta il 20 dic 2017 alle 10:00. Vedi le condizioni d’uso per i dettagli.

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