Capítulo 5 e 6 - Transistor Efeito de Campo FET e Polarização do FET

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1 Capítulo 5 e 6 - Transistor Efeito de Campo FET e Polarização do FET Prof. Eng. Leandro Aureliano da Silva Introdução Os TBJ s são dispositivos controlados por corrente, isto é, I C é controlada por I B. Existe, no entanto, um outro transistor, no qual a corrente é controlada pela tensão. São os chamados transistores de efeito de campo FET. A grande vantagem do FET sobre o TBJ: Impedância de entrada altíssima Dispositivo de Baixo ruído Maior Estabilidade Térmica Eletrônica Analógica - I 2 1. Aspectos Construtivos É constituído a partir de uma barra de material semicondutor de silício monocristalino do tipo P ou N. Nas extremidades da barra existem contatos metálicos formando um terminal chamado Dreno (Drain) e outro denominado Fonte (Source). Entre as regiões drenofonte existem ainda duas regiões de material complementar P ou N, interligadas, difundidas no interior da barra entre as quais existe um canal, formando a região denominada Porta (Gate). A figura a seguir mostra uma estrutura simplificada de um transistor JFET. Eletrônica Analógica - I 3 1

2 Aspectos Construtivos Símbolos Eletrônica Analógica - I 4 2. Funcionamento do JFET O princípio de funcionamento do JFET, é controlar I DS (corrente de Dreno-Fonte). Isto é feito aplicando-se uma tensão entre a porta é fonte (V GS ). Fazendo-se VGS = 0V, a corrente de Dreno-Fonte é máxima. Está corrente é conhecida como corrente de curto-circuito entre Dreno e Fonte (I DSS ). Eletrônica Analógica - I 5 2. Funcionamento do JFET Aumentando VGS, a largura da Barreira de Potencial aumenta, aumentando ainda mais a resistência do canal, diminuindo a corrente de Dreno-Fonte. Eletrônica Analógica - I 6 2

3 2. Funcionamento do JFET Quando maior a tensão reversa V GS, menor a corrente de dreno, com V DS fixa. Se aumentarmos V GS gradualmente, chegará um ponto em que todo o canal será tomado pela região de depleção, havendo estrangulamento (Pinch Off) do canal e portanto anulando a corrente. A tensão VGS no ponto em que ocorre o estrangulamento é chamada de V GSOff ou V P. Duas especificações do transistor JFET são muito importantes no processo de polarização do dispositivo, que são: a corrente máxima I DSS que ocorre quando V GS é igual a zero e a tensão de estrangulamento do canal V p ou V GSoff. Eletrônica Analógica - I 7 3. Curvas Características Curvas de Dreno Para um valor constante de V GS, o JFET age como um dispositivo resistivo linear (na região ôhmica) até atingir a condição de pinçamento ou estrangulamento. Acima da condição de estrangulamento e antes da ruptura por avalanche, a corrente de dreno permanece aproximadamente constante. Eletrônica Analógica - I 8 Curvas de Dreno Quando o JFET está saturado (na região ôhmica), V DS situa-se entre 0 e 4V, dependendo da reta de carga. A tensão de saturação mais alta (4V) é igual à intensidade da tensão de corte da portafonte (V GSOff ) = -4V). Esta é uma propriedade inerente a todos os JFET s. Para polarizar um transistor JFET é necessário saber a função do estágio, isto é, se o mesmo irá trabalhar como amplificador ou como resistor controlado por tensão. Como amplificador, a região de trabalho é o trecho da curva, após a condição de pinçamento e à esquerda da região de tensão V DS de ruptura. Se for como resistor controlado por tensão a região de trabalho é entre V DS igual a zero e antes de atingir a condição de pinçamento. Eletrônica Analógica - I 9 3

4 Curva de Transferência A curva de Transferência ou Transcondutância, mostra como I D varia em função de V GS, para um dispositivo de canal N. A equação que relaciona I D xv GS, é a equação de Shockley: I ou V D GS = I DSS = V P 1 1 V V GS P I I D DSS 2 Eletrônica Analógica - I 10 Aplicação da Equação de Schockley Para que se possa obter a curva de transferência do dispositivo, é necessário ter I DSS e V P (Dados do Fabricante). Eletrônica Analógica - I 11 Aplicação da Equação de Schockley Pág 157 do Boylestad Método Simplificado Eletrônica Analógica - I 12 4

5 Aplicação da Equação de Schockley 1 Esboce a curva de transferência definida por I DDS = 12mA e V P = - 6V. Eletrônica Analógica - I 13 Polarização Fixa com JFET Eletrônica Analógica - I 14 Polarização Fixa com JFET Eletrônica Analógica - I 15 5

6 Polarização Fixa com JFET Eletrônica Analógica - I 16 Autopolarização com JFET Eletrônica Analógica - I 17 Autopolarização com JFET Eletrônica Analógica - I 18 6

7 Autopolarização com JFET Eletrônica Analógica - I 19 Polarização por Divisor de Tensão Eletrônica Analógica - I 20 Polarização por Divisor de Tensão Eletrônica Analógica - I 21 7

8 Polarização por Divisor de Tensão Eletrônica Analógica - I 22 8