De hecho, no se usan mucho, pero aún tienen algunas razones para estar disponibles.

Como dispositivos discretos:

Como una fuente simple de corriente constante

si coloca una resistencia entre la fuente y la puerta, entonces crea una fuente de corriente constante:

Si la corriente aumenta, aumenta la caída de voltaje en la resistencia y, por lo tanto, reduce el voltaje de la puerta, lo que apagará un poco el mosfet. Si la corriente disminuye, el mosfet se enciende un poco. Esto siempre encontrará el equilibrio y, por lo tanto, tiene una fuente de corriente con solo dos componentes, cuya corriente depende únicamente de la resistencia y el umbral de la puerta (aunque no es muy preciso).

Como parte del circuito de arranque para suministros SMPS

Estos suministros utilizan un chip controlador en el lado primario (220 V o 110 V). El chip necesita un voltaje bajo para funcionar (generalmente 10 V), y este voltaje puede ser proporcionado por un devanado auxiliar en el transformador para que sea eficiente (si alimenta el chip dejando caer el alto voltaje en el primario con un zener, desperdiciará algo de energía que se vuelve significativa a baja carga). Esto está bien, pero cuando comienza el suministro, todavía no hay voltaje en el devanado auxiliar, por lo que el controlador no puede alimentarse y nunca arranca.

Entonces, de alguna manera, debe alimentar el controlador dejando caer el alto voltaje, al menos durante el arranque. Pero, una vez que se ha iniciado, y el controlador puede alimentarse con el devanado auxiliar, le gustaría cortar esta ruta actual que desperdicia energía. Si lo haces con un fet de agotamiento, es muy fácil: básicamente, solo debes configurar su fuente al pin de suministro del controlador, la puerta a la tierra del controlador y el drenaje a la alta tensión (esto es una vista simplificada):

De esta manera, cuando el controlador no está alimentado, el alto voltaje alimenta al controlador (sin voltaje en la puerta), y una vez que el controlador está alimentado, la ruta de alto voltaje se interrumpe (voltaje negativo en la puerta). Cualquier otra forma de hacerlo con un modo de mejora sería menos eficiente (más componentes, más complejo, más energía desperdiciada). Esta es la razón por la que la mayoría de los accesorios de modo de agotamiento estándar que puede encontrar son en realidad piezas de alto voltaje.

Como elemento de protección contra sobretensiones

Esta aplicación se limita a la protección de señales, o suministros de baja corriente, ya que los fetos de agotamiento suelen tener un RDSon muy alto. Este es el circuito típico:

Incluso si el voltaje de la señal sube demasiado, la puerta se mantendrá en el voltaje zener. Por lo tanto, la salida no podrá superar el umbral Vz+VGS, porque el mosfet dejaría de conducir. En realidad, funciona como un regulador y bloquea la señal. Puede proteger las entradas de IC con esto, la única consecuencia en el caso nominal es el RDSon del mosfet (menor impedancia que solo una resistencia y un zener).

Observe cómo el circuito anterior parece un regulador NPN simple. Sin embargo, hay una gran diferencia: con el regulador NPN, el voltaje de salida es Vz-0.6V. Con el FET de agotamiento, el voltaje de salida es Vz+VGSth. La salida sujeta está por encima de la referencia.

Otro ejemplo de uso de protección contra sobretensiones, con un regulador:

El principio es el mismo que el anterior, excepto que estamos usando la salida del regulador directamente como la referencia alimentada a la puerta (se puede evitar el zener). Aquí es donde el hecho de que la salida del FET esté por encima de la referencia es útil: siendo la referencia los 5 V regulados, sabrá que tendrá VGSth permitido para la caída del regulador.

Por lo tanto, dado que los FETS de agotamiento se pueden obtener fácilmente para valores nominales de alto voltaje, puede hacer que un regulador sea capaz de soportar varios cientos de voltios fácilmente (útil para el voltaje de la red). Una vez más, tenga en cuenta que esto solo se puede hacer para corrientes bajas (unas pocas decenas de mA).

Dentro de los circuitos integrados:

También se han utilizado en circuitos integrados lógicos a la vez (principios de los 80).

Básicamente, se usaron como elemento de paso de alto nivel, en lugar del FET tipo P que ahora se usa en los circuitos integrados CMOS. Actuó principalmente como una resistencia pull-up cuyo valor aumentaba cuando la salida era baja, para reducir el consumo de energía y seguir teniendo una baja impedancia en el estado de alto nivel. Ejemplo con una puerta inversora:

Consulte la entrada de Wikipedia "depletion-load_NMOS_logic" .

Recursos adicionales

Hay varias notas de la aplicación disponibles para obtener más información:

• de Infineon , que describe los usos genéricos de FET de agotamiento (el ejemplo del circuito de inicio SMPS proviene de este documento).
• de IXYS , que describe el uso de muchas fuentes actuales. (La protección contra sobretensiones con el circuito de ejemplo 7805 proviene de este documento).
• de Maxim , que describe la protección contra sobretensiones para señales.
• de ALD , que también brinda información sobre la construcción de FET en modo de agotamiento.

Los fet de modo de agotamiento son útiles en la recolección de energía donde se desea una operación de muy bajo voltaje. menos indeseable que los Ge BJT. Otro uso es el reemplazo de válvulas cuando se restauran radios Vintage. Las válvulas de audio se pueden encontrar fácilmente, pero las válvulas de radio a veces no se obtienen.

¿Qué tal un dispositivo que no sea ni de mejora ni de agotamiento? ¿O es ambiguamente lo uno o lo otro?

Muchos procesos CMOS tienen transistores "nativos" en ellos. Son transistores en los que no se han aplicado determinados implantes y por ello tienen tensiones de umbral muy bajas. En algunos procesos, este umbral se vuelve negativo (para NMOS) y, por lo tanto, es un dispositivo de agotamiento.

Estos están presentes para que puedan usarse en circuitos de polarización, pull ups/downs que van a los rieles y en amplificadores operacionales para la operación Rail to Rail (RR). Aunque no es necesario tener transistores nativos para conseguir el funcionamiento de RR.

En un circuito de polarización, son muy útiles para que pueda tener un control activo durante el encendido (estos circuitos cobran vida primero) y también para que pueda aumentar el rango operativo, por ejemplo, un espejo de corriente clásico no funciona cerca de los rieles (por debajo de Vth) . Puede utilizar un dispositivo original para controlar un dispositivo normal en su región de funcionamiento subumbral.

Entonces, incluso en el mundo actual, estos dispositivos son mucho más comunes de lo que uno sospecharía.

Como nota, la entrada de Wikipedia sobre estos dispositivos es incorrecta al afirmar que hay implantes adicionales. Si bien puede ser cierto en algunos casos, en aproximadamente 5 fundiciones diferentes que conozco, estos dispositivos tienen pasos de proceso eliminados .