FET - TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO
Os transistores de Efeit Efeito o de Campo Campo,, JFET e MOSF MOSFET's, ET's, tem ET's, tem como características básicas e controle de uma corrente por um campo elétrico aplicado. corrente flui entre os terminais c!amado Suplidouro " S, S, e #reno " #, #, e o campo de$ido a uma tens%o aplicada entre entre um terminal de controle, a porta &ate& " , , e o suplidouro. Este compartimento é análo(o a das $ál$ulas eletr)nicas pentodo. $anta(em prática dos FET's *ue os torna cada $e+ mais comuns, principalmente os MOSFET's, sua alta inpedncia de entrada, n%o é necessária praticamente nen!uma corrente de entrada na porta para o controle da corrente de dreno. JFET O primeiro FET desen$ol$ido desen$ol$ido foi o de -un%o, -un%o, FET /Junction /Junction Field Efect Transistor0 Transistor0.. 1á dois tipos2 Canal 3 e 3 e Canal 4. 4. Sua estrutura consiste numa barra de material semicondutor 3 /ou 40, en$ol$ida no centro com material 4 /ou 30, a re(i%o 3 /ou 40 esta parte, estreita, é c!amado canal, por influir a corrente controlada. D - DRENO
N P
CANAL
P N
G - GATE
S - SUPLIDOURO
Estrutura do JFET canal 3 Obs.2 3o FET de canal 4 in$ertem"se camadas semicondutores 3 e 4 Obs.2 3o D
D
G
G S
S
CANAL N
CANAL P
Símbolos 3ote *ue em torno de um canal forma"se uma re(i%o de potencial na -un%o 43. Esta barreira restrin(e a área de condu%o de canal ao outro.
FUNCIONAMENTO
MA ID
VGS
VDS
3a fi(ura acima temos o circuito de teste JFET com uma fonte $ariá$el 5es, *ue controla a corrente do canal 6#. 3ote *ue 5es, é na polari+a%o re$ersa /" no (ate 40. 6nicialmente fa+emos 5es 7 8. O canal 3 está normalmente aberto, pois a barreira de pot9ncia é mínima, assim, circula uma corrente má:ima c!amado 6#SS, característica do JFET para 5ds. (ora $amos aumentar 5es, fa+endo *ue a lar(ura da barreira de potencial aumente. Ent%o a área de condu%o diminui, *ue diminui a corrente de dreno. O campo elétrico entre a porta e o supridouro repele elétrons ao canal, nas pro:imidades da -un%o e a corrente fica confinada ao centro, diminuindo. Este é o efeito de campo, *ue dá nome ao transistor. ;uando maior a tens%o re$ersa 5es, menor a corrente de dreno, com 5ds fi:a. Se aumentarmos (radualmente, c!e(ará num ponto em *ue a corrente se anulará. tens%o 5(s nesse ponto é c!amado 5(soff ou 5(scorte, a tens%o de e stran(ulamento do canal, ou de corte. CURVAS CARACTERÍSTICAS 1á dois tipos2 Transcundncia< • #reno. • ID IDSS
VGS VESCORTE
Cur$a de Transcundncia Esta cur$a, $álida para 5ds = 5(s de corte, descre$e o controle de corrente de dreno pela tens%o porta > apridouro. ? a cur$a da re(i%o ati$a do JFET.
ID
REGIÃO
ATIVA
VGS 1 = 0V VGS 0 VGS 3 VGS 4 VGS 5 VGS = VGScorte VDS
Cur$a Característica de #reno ? análo(a @ característica de coletor do transistor bipolar, e semel!ante @ característica de placa e uma $ál$ula pentodo. #escre$e o comportamento nas tr9s re(iAes de opera%o, para di$ersos $alores de 5(s. REGIÃO DE OPERAÇÃO 3a re(i%o ati$a, ati$a a corrente de dreno é controlada pela tens%o 5(s, e *uase n%o $aria com tens%o 5ds /compartimento de fonte de corrente controlada0. 3esta o JFET pode funcionar como multiplicador de fonte"de"corrente. O JFET está nesta re(i%o *uando 5ds = 5escorte nas cur$as características é a parte !ori+ontal da cur$a para uma certa 5(s /toda a área fora de satura%o, !ac!urada, e entre as cur$as 5(sB e 5(s0 satura%o ocorre *uando 5ds D 5(scorte. *ui a corrente 6# depende tanto de 5(s como 5ds /comportamento de resistor controlado0. 3as cur$as características de dreno, é a reta inclinada *ue une cada cur$a a ori(em do (ráfico. epare *ue as inclina%o, relacionada @ resist9ncia do canal, é diferente em cada uma das cur$as /$alores de 5(s0. 3esta re(i%o, o JFET atua como resistor controlado por tens%o, ou c!a$e, conforme a aplica%o. ;uando 5(s 5(scorte, o JFET está na re(i%o de corte, corte e a corrente de dreno é nula. Gsada na opera%o como c!a$e /alternando com a satura%o " c!a$e fec!ada0. APLICAÇÕES B0 Fonte de Corrente2 + VDD RS
ID RL
O $alor de S e aa cur$a do JFET determinam a corrente 6#.
O circuito opera o JFET fica na re(i%o ati$a, ou se-a, 5ds= 5(scorte, isso impAe limite ao $alor de H. O circuito é usado em polari+a%o, sendo fre*I9ncia dentro dos amplificadores operacionais e outros C6's anal(icos. K0 mplificadores2 3a opera%o como amplificadores, usamos o conceito da Transcondutncia, *ue define o (an!o dos FET's.
! = =
ID VGS
Transcondutncia, (m ou (, é a rela%o entre a $aria%o na corrente 6d e a $aria%o em 5(s *ue a pro$oca. 3os FET, a Transcondutncia é maior para tens%o 5(s de polari+a%o menor e corrente 6# maior. ssim, o (an!o é determinado pela polari+a%o como nos bipolares e $ál$ulas0, e o tipo de FET. a0 4olari+a%o2 corrente de dreno de JFET se(ue a rela%o *uadrática.
ID = IDSS
"
1 -
"
VGS VGS corte
Os $alores de 6#SS e 5(scorte $ariam conforme o tipo e o e:emplar, dentro de limites amplos. Gma polari+a%o somente pode ser feita atra$és de a-uste d e trimpot, ou atra$és de uma fonte de corrente com bipolar. O tipo mais comum é a autopolari+a%o. autopolari+a%o
RS
RG
+ VDD
RS
Obs.2 3os amplificadores dreno comum d n%o é usado. Ele n%o altera a corrente de dreno. corrente circula em s, sur(indo uma *ueda de tens%o nele. porta está aterrada atra$és de (, e ent%o a tens%o em s aparece entre S e , polari+ando o JFET com uma tens%o re$ersa, *ue se opAe @ corrente de dreno /Suplidouro0, re(ulando"a atra$és de realimenta%o ne(ati$a. corrente ent%o fica dada pelas características do FET e o $alor de s.
Também se usa polari+a%o por di$is%o de tens%o, semel!ante @ usada com transistor bipolar, mas menos e:ata /pouco mel!or *ue a autopolari+a%o0. b0 Supridouro comum2 ? a mais usada, pois oferece (an!o de tens%o. O sinal de entrada é aplicado entre a porta e o Suplidouro, e a saída col!ida no dreno. fase é in$ertida. impedncia de entrada é muito (rande, -á *ue a -un%o porta"suplidouro está polari+ada re$ersamente, circulando apenas uma despre+í$el corrente de fu(a. 3a prática, a impedncia é dada pelo resistor E de polari+a%o. Já a de saída é um pouco menor *ue #. O (an!o de tens%o é dado por2
G = - ! RD Seu $alor na prática fica entre L e L8 $e+es, em (eral /bem menor *ue no bipolar0. ? comum na entrada de instrumentos de medi%o, e dentro de C.6. anal(icos, pela alta impedncia. + VDD RS SA%DA
C e#t$ ENTRADA RG
RS
Obs2 Cent. pode ser omitido, em al(umas aplicaAes. 3os amplificadores com acoplamento direto, todos os capacitores s%o dispensados, mas o (an!o diminui. Retirada da www.eletroweb.hpg.com.br
