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Eletrônica II

    Transistores de Efeito de Campo
Introdução
   Os transistores bipolares são dispositivos controlados por corrente,
    isto é, a corrente de coletor é controlada pela corrente de base.

   No caso do FET (Field-Effect Transistor ou Transistor de Efeito de
    Campo) a corrente é controlada pela tensão ou pelo campo
    elétrico.

   Vantagens do FET em relação ao transistor bipolar: altíssima
    impedância de entrada além de ser um dispositivo de baixo ruído.

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Aspectos Construtivos do JFET
   O JFET é um dispositivo unipolar (o que significa apenas um tipo
    de portador, elétron ou lacuna, é responsável pela corrente
    controlada).

   Fisicamente, podem ser encontrados dois tipos de JFET: JFET-
    Canal N e JFET Canal-P.

   Simbologia:



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Terminais:

   Fonte (source)

   Dreno (drain)

   Porta (gate): faz o controle
    da passagem dos elétrons.




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Construção do JFET




    A figura acima mostra um JFET de canal N.
    O aspecto construtivo mostrado na figura é utilizado apenas para
     fins didáticos.
    Na prática, é extremamente complicado o processo de dopagem
     nos dois lados do substrato.
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Funcionamento do JFET

   O objetivo é controlar a corrente iD que
    circula entre a fonte e o dreno. Isto pode
    ser feito aplicando-se uma tensão na porta.


   Com o potencial de porta igual a zero (VG=0
    ou VGS=0), aplicando-se uma tensão entre o
    dreno e a fonte (VD ou VDS), surge uma
    corrente iD, como indica a figura.

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Funcionamento
   A dopagem da região da porta é muito maior do
    que a do canal, desta forma a região de depleção
    (região de carga espacial) será muito maior do lado
    do canal.
    Parâmetros encontrados:
   IDSS - corrente máxima que o JFET pode produzir, na
    qual ocorre o estrangulamento do canal quando V GS=0.
   VPO – tensão máxima de saturação ou de
    estrangulamento (pinch-off).
   VP – tensão na qual ocorre o corte do dispositivo.
   BVDSS – tensão de ruptura do dispositivo para VGS = 0.


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Funcionamento             Consideremos inicialmente VDS=0 e
                          apliquemos uma tensão VGS com a
                          polaridade indicada na figura e que
                          polariza reversamente a junção PN.


                          Inicialmente o canal estará todo aberto e
                          entre e dreno e fonte existirá um canal
                          com uma determinada resistência.


                          Como a tensão aplicada na resistência é
                          zero a corrente resultante será zero (ID=0).

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Funcionamento
                             Se a tensão de porta for aumentada,
                          aumenta a polarização reversa o que faz
                          a região de carga espacial avançar mais
                          no canal até fechá-lo totalmente.


                             A tensão de porta que provoca o
                          fechamento total do canal é chamada de
                          tensão de pinçamento (pinch-off em
                          inglês), VPO, sendo uma quantidade
                          negativa no caso de canal N e positiva
                          para o canal P.

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Funcionamento             Agora consideremos VGS=0 e apliquemos uma
                          tensão entre dreno e fonte com a polaridade
                          indicada na figura .
                          O que acontece com a corrente quando VDS
                          varia?
                          Inicialmente com o VDS pequeno o canal
                          praticamente não se altera e dentro de certos
                          limites o dispositivo se comporta como uma
                          resistência.
                          À medida que VDS aumenta, a corrente de
                          dreno aumenta provocando uma queda de
                          tensão ao longo do canal que faz com que o
                          estreitamento não seja uniforme.

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Na figura a corrente de dreno provoca entre o
                          ponto A e a fonte uma tensão VA e entre o
                          ponto B e a fonte uma tensão VB estando claro
                          que VA>VB.

                          Estas tensões são aplicadas na junção de
                          forma reversa e no ponto onde a tensão
                          reversa é maior a região de carga espacial
                          avança mais no canal,isto é, o estreitamento é
                          maior próximo do dreno.

                          IDSS = corrente de curto circuito entre dreno e fonte
                          ou drain-source shorted current e corresponde à
                          corrente máxima de dreno que o JFET pode
                          produzir.
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O estreitamento é máximo quando a tensão de
                               dreno for igual à tensão de pinçamento em modulo.

                                   Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, as
                               regiões de carga espacial não se tocam, ao invés
                               disso o estreitamento aumenta ao longo do canal
                               conforme figura e a corrente de dreno se mantém
                               aproximadamente constante em IDSS, isto é, o
                               dispositivo passa a se comportar como uma fonte de
                               corrente constante.

                                  Na pratica existe um pequeno aumento em ID
                              quando VDS aumenta além de VP.
   Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, eventualmente será atingida uma
tensão que provocará a ruptura da junção, destruindo o dispositivo. Esta tensão é
designada por BVDSS
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Aumento da Camada de Depleção e Estreitamento do Canal




   A partir de um certo valor de VDS ocorre o estrangulamento do canal
    (estreitamento máximo), fazendo com que a corrente iD permaneça
    praticamente constante.

   Essa tensão é chamada de tensão de estrangulamento ou pinch off (VPO) e
    corresponde à tensão máxima de saturação do JFET.
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   A corrente de dreno para VGS=0, no seu ponto máximo, é denominada
    corrente de curto circuito entre dreno e fonte ou drain-source shorted
    current (IDSS) e corresponde à corrente máxima de dreno que o JFET pode
    produzir.
   Mostramos abaixo a curva característica de dreno.




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Curvas de Dreno
   Com uma pequena tensão entre dreno e fonte VDS, a região N
    funciona como uma resistência e a corrente iD aumenta
    linearmente conforme VDS aumenta.

   Conforme VDS aumenta, aparece uma tensão entre a fonte e a
    região de porta (VGS), polarizando reversamente essa junção.

   Isso faz com que a camada de depleção aumente, estreitando o
    canal, o que aumenta a resistência na região N, fazendo com que
    diminua a taxa de crescimento de iD.
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    Aplicando-se entre porta e fonte uma tensão de polarização reversa
     (VGS1<0), haverá um aumento na camada de depleção, fazendo com que
     o estrangulamento do canal ocorra para valores menores de V DS e ID. O
     mesmo ocorre para outros valores negativos de VGS.




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   Para cada valor de VGS, obtém-se uma curva característica de dreno, até
    que ele atinja a tensão de corte = VP, na qual iD é praticamente zero.
   Para qualquer FET a tensão de corte VP é igual, em módulo, à tensão de
    estrangulamento do canal (VPO).
                                  VP = VPO
A corrente através da porta (iG) é muito pequena e desprezível, garantindo
   uma altíssima impedância de entrada (ZE).
Essa resistência pode ser calculada através da tensão máxima V GS que
   causa o corte do JFET (com VDS=0) e da corrente de porta de corte IGSS
   (gate-source shorted current).
                          ZE = VGS(VDS=0)
  gustavo.tai@hotmail.com            IGSS                               17
Exemplo:
    No JFET BF245, para –VGS = 20V, com VDS = 0, tem-se IGSS = 5nA.
     Calcule ZE.


Relembrando: ZE = VGS(VDS=0)
                              IGSS


    ZE = 20 / 5x10-9 = 4GΩ
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Há uma grande semelhança entre as curvas do JFET e a curva
 característica de saída do transistor bipolar, tendo, inclusive, as mesmas
 regiões: corte, saturação, ativa e de ruptura.
      Parâmetros encontrados:
 IDSS - corrente máxima que o JFET pode
produzir, na qual ocorre o estrangulamento
           do canal quando VGS=0.

VPO – tensão máxima de saturação ou de
       estrangulamento (pinch-off).
  VP – tensão na qual ocorre o corte do
               dispositivo.
 BVDSS – tensão de ruptura do dispositivo
              para VGS = 0.
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Exemplo de Curvas de Dreno
   Se a tensão de porta foi fixada em
    VGS=0V, e a tensão de dreno for variada,
    o gráfico da corrente de dreno em
    função da tensão de dreno é obtido,
    IDxVDS, tendo VGS como parâmetro.
   A figura mostra o circuito para obter as
    curvas características de dreno.
   O gráfico no próximo slide mostra a
    curva de dreno do JFET quando VGS=0 e
    a tensão de dreno varia, para um JFET
    (2N4393) canal N com VP= - 2,81V.
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Se a tensão de
                          dreno aumentar
                          mais ainda,
                          eventualmente
                          será atingida
                          uma tensão,
                          BVDSS para a
                          qual a junção PN
                          sofrerá ruptura.




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Exemplo de Curvas de Dreno
 Inicialmente com VDS=0 a corrente de dreno ID também é zero.
  Com VDS aumentando e inicialmente bem menor do que VP o comportamento é de
uma resistência, isto é, se a tensão de dreno dobrar de valor a corrente de dreno
também dobra de valor.
  Dizemos que a região de operação é chamada de região ôhmica ou saturação (o
JFET se comporta como uma resistência controlada por VGS).
  À medida que a tensão de dreno se aproxima da tensão de pinçamento (VPO) e o
canal se aproxima do estreitamento máximo, a curva começa a se inclinar
(resistência do dreno aumenta).
  A corrente de dreno para VDS=VPO é denominada de IDSS, corrente na saturação.
   Se a tensão de dreno aumentar além desse valor a variação da corrente de dreno
fica constante em IDSS.
 Por exemplo para o transistor 2N4393 IDSS=30mA.
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Se agora for aplicada uma tensão, de porta de digamos VGS = -1V, e o
procedimento é repetido, isto é, a tensão de dreno é variada a partir de
zero, será obtida uma curva semelhante à anterior porém com um valor
de corrente na saturação menor que IDSS.


 O valor de VDS que provocará o pinçamento será menor, neste caso
aproximadamente 1,8V.

 De uma forma geral o valor de VDS que provoca o pinçamento é dado
por:



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O conjunto de curvas para os diferentes valores de VGS é chamado de curvas
                           características de dreno.
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Curva de Transferência
    A curva de transferência ou de transcondutância mostra como i D varia em
     função da tensão VGS aplicada à porta, conforme mostra a curva.
    Esta curva é obtida para o maior valor de VDS indicado na curva de dreno.
    Esta curva é um trecho de parábola que tem como equação:




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   Alguns fabricantes não fornecem a curva de transferência. Com
    a equação anterior é possível obtê-la, esta equação é válida
    para qualquer JFET.

   O JFET possui tolerâncias muito elevadas.
   Por isso os manuais fornecem as curvas típicas ou médias de
    dreno e transferência, ou os valores máximos e mínimos para o
    par IDSS e VP.

   Isso resultaria em duas parábolas, sendo uma para valores
    máximos e outra para valores mínimos.
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Exemplo de Curva Característica




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   Com os dados mínimos e máximos de IDSS e VP e através da equação da
    curva de transferência, as duas parábolas podem ser traçadas, como
    mostradas a seguir:



Pontos da parábola mínima:
Para VGS = -0,3V ID = 0,32mA
Para VGS = -0,1V ID = 1,28mA

Pontos da parábola máxima:
Para VGS = -6V ID = 0,41mA             1,28

Para VGS = -3V ID = 2,54mA
Para VGS= -1V ID = 5mA

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                               gustavo.tai@hotmail.com
As curvas
         Curva característica de Dreno
                                         características de
                                         transferência relacionam a
                                         saída, corrente de dreno
                                         (ID), com a entrada, tensão
                                         de porta (VGS).
                                           Essas curvas são
                                         obtidas para um valor de
                                         VDS, por exemplo VDS=5V.
                                           O gráfico de IDxVGS é
                                         chamado de curva
                                         característica de
                                         transferência, pois
                                         transfere os valores de
                                         entrada para a saída.
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Curva Característica De Transferência

    O gráfico
 de IDxVGS é
 chamado de
     curva
característica
       de
transferência
     , pois
 transfere os
  valores de
entrada para
   a saída.


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   A equação que relaciona corrente de dreno com tensão de
    porta é dada aproximadamente por:
onde IDSS é a corrente de dreno na saturação
para VGS=0 e VP a tensão de pinçamento.


Exemplo: Se VGS= -1V qual a corrente de dreno considerando o
  transistor 2N4393?
Como Vp= -2,81V e IDSS=36mA então:



   Valor que pode ser obtido diretamente das curvas características.

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Polarização do JFET
   Polarizar um JFET é determinar o seu ponto quiescente ou de operação
    (IDQ, VGSQ e VDSQ).

   A potência dissipada pelo JFET polarizado é dada por:
                                 PD = VDSQ . IDQ

Atenção na hora de polarizar um JFET:
 A tensão V deve ser menor que B ;
            DD                    DVSS

   A potência dissipada pelo JFET deve ser menor que PDmáx, dada pelo
    fabricante;
   A configuração fonte (source) comum é a mais utilizada para o JFET.
    Assim os tipos de polarização estarão baseados nela.
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Polarização com VGS Constante
   Impõe-se uma tensão VGSQ constante na porta através de VGG para obter
    a corrente IDQ desejada.
   Dessa forma a junção está polarizada reversamente, por isso,          VGSQ
    = -VGG.
   Assim o resistor RG é utilizado apenas para definir a impedância de
    entrada do circuito, não influenciando na polarização do JFET.
   Para polarizar o transistor basta calcular RD.
   Malha de saída:
    RD.IDQ + VDSQ – VDD = 0
    RD = (VDD – VDSQ) / IDQ
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                                                                                 34
Exemplo:
A) Polarizar o JFET BF245A no seguinte ponto quiescente: IDQ = 1mA, VDSQ
    = 15V e VGSQ = -1V.


RD = (VDD – VDSQ) / IDQ = (25 – 15) / 1x10-3
RD = 10 KΩ

B) Analisar as variações do ponto quiescente
em função das tolerâncias do transistor.

    Traça-se a reta de VGS constante (VGSQ = -1V) sobre a curva de
    transferência deste transistor e tem-se:
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Reta com VGS constante (VGSQ = -1V)
   O ponto quiescente Q poderá se
    localizar em qualquer posição
    entre Q1 e Q2.
   A variação de IDQ vai de 0 a 5mA.
   Este tipo de polarização
    apresenta dois inconvenientes:
1º) Necessita de duas fontes de
    alimentação;
2º) Seu ponto quiescente pode ter
    variações brutais com VGS
    constante.
    gustavo.tai@hotmail.com                            36
DATASHEET DO BF 245
                          Localização dos Terminais




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DATASHEET DO BF 245




gustavo.tai@hotmail.com   38
DATASHEET DO BF 245




gustavo.tai@hotmail.com   39
CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS




                                              40
CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS




                                              41
Autopolarização
   Utiliza apenas uma fonte de alimentação, eliminando-se VGG.
   Isto é feito utilizando-se um resistor RS em série com a fonte JFET, para
    gerar uma tensão reversa na junção porta-fonte.
   O resistor RS produz uma realimentação negativa.
   Se a corrente de dreno iD aumenta, a tensão sobre RS também aumenta.
   Isto faz aumentar a tensão reversa porta-fonte (VGS) estreitando o canal,
    reduzindo novamente a corrente iD.




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                                                                                42
Autopolarização
   Existem duas formas de determinar os valores dos resistores de polarização (RS
    e RD): pela reta de carga traçada sobre as curvas de dreno e pela reta de
    autopolarização traçada sobre a curva de transferência.
   É mais interessante utilizar a curva de transferência para definir a polarização,
    pois os manuais sempre fornecem pelo menos os parâmetros IDSS e VP que a
    definem.

Determinação da Reta de Autopolarização
É traçada sobre a curva de transferência, podemos obtê-la da malha de
   entrada.
                              -VGS = RS.ID – RG.IG
IG é praticamente nula devido à alta impedância de entrada, tem-se:
                                      -VGS = RS.ID
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Reta de Autopolarização



    Um ponto da reta de
     autopolarização é a origem
     o outro deve encontrar a
     curva de transferência.




gustavo.tai@hotmail.com           44
Análise das Tolerâncias do JFET
   O ponto quiescente pode estar
    localizado em qualquer posição
    entre Q1 e Q2.

   A variação possível de IDQ na
    autopolarização é menor que
    com VGS constante e este circuito
    é mais estável.


    gustavo.tai@hotmail.com             45
Determinação dos Resistores de Polarização
   Da equação da reta de autopolarização, obtém-se:
                                    RS = - VGSQ/ IDQ
   Da malha de saída, obtém-se:
                              VDD = RD.IDQ + VDSQ + RS.IDQ

                              RD = (VDD- VDSQ + VGSQ) / IDQ

O valor de VDSQ é fixado por RD .

    gustavo.tai@hotmail.com                                   46
Exemplo:
    Dada a curva de transferência do JFET BF245A (PDmáx = 300mW), determinar os valores de
RS e RD do circuito de autopolarização para IDQ = 1mA e VDSQ = 15V.




                                                                                         47
Determinação da Reta de Autopolarização
   1º Ponto: Q                                2º Ponto: Origem
   Do ponto Q da reta de autopolarização, obtém-se: VGSQ = -1V
   Cálculo de RS e RD:
                    RS = -VGSQ / IDQ = -(-1) / 1x10-3   RS = 1KΩ
           RD = (VDD – VDSQ + VGSQ) / IDQ = (25 – 15 – 1) /1x10-3 = 9KΩ


   Potência dissipada pelo JFET (deve ser menor que PDmax):
                        PD = VDSQ.IDQ = 15. 1x10-3 = 15mW.
    gustavo.tai@hotmail.com                                               48
Polarizando o JFET Sem a Curva de Transferência
   Para isso utiliza-se os valores mínimos de IDSS e VP, fornecidos pelos
    manuais.
   Os dois pontos (IDSS, -VP) e a origem definem a reta de autopolarização.
   Com os parâmetros (IDSSmax, -VPmax) e (IDSSmín, -VPmín), calculam-se dois valores
    para o resistor RS, sendo um para a parábola máxima e outro para a
    mínima:
                RSmax = -VPmax / IDSSmax              RSmín = -VPmín / IDSSmín


    Um valor intermediário entre RSmín e RSmax garante um ponto quiescente
     próximo ao da parábola correspondente à dos parâmetros típicos do
     JFET.
    gustavo.tai@hotmail.com                                                 49
Exemplo:
Para o JFET BF245A, o manual do fabricante fornece os seguintes parâmetros:




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Polarização por Divisão de Tensão na Porta
   Este tipo de polarização é uma mistura dos dois processos anteriores.
   A tensão VGG em RG2 e a tensão em RS, impõem VGS na porta do JFET,
    sendo que VGG deve ser menor que VRS para garantir polarização reversa
    entre porta e fonte.

     Como a corrente iG é praticamente zero, VGG pode ser calculada por:


                                          VGG = RG2 .VDD
                                                 RG1 + RG2 (divisor de tensão)

                                                                          51
                              gustavo.tai@hotmail.com
Determinação da Reta de Autopolarização
   A tensão VGS fica definida pela diferença entre a tensão VRS e VGG:

                                 -VGS = RS.ID – VGG

   1º Ponto: para ID = 0                    VGS = VGG
   2º Ponto: para VGS = 0                   ID = VGG / RS


   Verifica-se que a reta é deslocada de zero para VGG na abscissa (eixo
    horizontal), diminuindo sua inclinação.

   Em relação aos processos de polarização anteriores, este processo tem
    uma variação ainda menor de IDQ.
    gustavo.tai@hotmail.com                                               52
Reta de Autopolarização e Variações do Ponto Q




                                       Malha de entrada:
                                     RS = (VGG – VGSQ) / IDQ

                                        Malha de Saída
                                     RD = VDD – VDSQ – RS
                                                IDQ
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Exemplo:
    Determinar os valores de RG1, RG2, RS e RD do circuito de autopolarização do JFET
     BF245A (PDmax = 300mW), para o ponto quiescente: IDQ = 1mA,           VGSQ = -1V e
     VDSQ = 15V.
Como VGG deve ser menor que VGSQ, será utilizado: VGG = 0,5V.
Para encontrar RG1 e RG2 devemos arbitrar um
deles, neste caso RG2 = 10KΩ.


Relembrando:
                                                                IG
VGG = __RG2___. VDDRS.IDQ – VGG + VGS = 0
         RG1 + RG2            RD.IDQ + VDSQ + RS.IDQ – VDD =0
Resp: RG1= 490KΩ, RS = 1,5KΩ, RD = 8,5KΩ.
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Chave Analógica
  Iremos polarizar o JFET para funcionar nas
regiões de corte e saturação, como uma chave DC.




    Quando VG < VP, o JFET encontra-se na região de corte, isto é ID =0 e VS
     ≡ 0. É como se ele funcionasse como uma chave aberta.
    Quando VG = 0, para um valor adequado de R, a corrente ID pode levar o
     JFET a operar na região de saturação. É como se ele funcionasse
     como uma chave fechada, VS ≡ VDD.
    gustavo.tai@hotmail.com                                               55
Na região de saturação, a curva de dreno tem uma
inclinação que define a resistência entre dreno e fonte
para sinais DC, denominada RDS(on), calculada por:
                                RDS(on) = VDS(sat) / IDSsat

 R            pode variar entre unidades a centenas de Ohm.
      DS(on)



 Ao
   lado é mostrado o circuito equivalente para o
JFET funcionando como chave DC.
 Quando      a chave está fechada, a tensão VDD divide-se
entre RDS(on) e R.
 Para          minimizar o efeito de RDS(on) utiliza-se R>> RDS(on).
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Amplificador Fonte Comum
   A configuração fonte comum é a mais utilizada para o JFET, atuando como
    amplificador de pequenos sinais (baixa potência) e baixa frequência.




   Os capacitores C1 e C2 têm a finalidade de acoplar o sinal AC, respectivamente,
    do gerador de entrada à porta e do dreno à carga de saída.
   O capacitor CS serve para desacoplar o sinal AC da fonte, desviando-o para o
    terra.
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Modelo Simplificado do JFET
    Este modelo é válido para valores de pico a pico de iD correspondentes a no
     máximo 10% de IDQ e para frequências menores que a frequência de corte
     superior natural do JFET.




    O parâmetro gfs é denominado condutância de transferência ou,
     simplesmente, transcondutância, e reflete o quanto a corrente de saída iD está
     sendo controlada pela tensão de entrada VGS.

    Portanto, gfs pode ser obtida por:

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Modelo Simplificado do JFET
    Os manuais fornecem o valor máximo de gfs, simbolizado por gfso, isto é,
     quando VGS=0, porém seu valor pode ser calculado por:




    Mas, para a análise do amplificador, o que interessa é o gfs para o
     ponto quiescente do JFET. Este valor pode ser calculado em função de
     gfso e por uma das expressões abaixo:




    gustavo.tai@hotmail.com                                               59
Modelo Simplificado do Amplificador
    O amplificador, para sinais AC pode ser representado pelo modelo do JFET
     acrescido dos resistores de polarização vistos pelo gerador de entrada,
     mostrado abaixo.




    Determinação dos principais parâmetros do amplificador:
                        Impedância de Entrada Total – ZET
                          Como ZE é muitíssimo alta, tem-se:
                                    ZET = RG1 / / RG2
    gustavo.tai@hotmail.com                                                     60
Modelo Simplificado do Amplificador
                 Impedância de Saída Total vista pela Carga – ZST
                                      ZST = RD
Ganho de Tensão Total sem Carga – A´vT
       Ignorando a presença da carga RL, a tensão na saída é VL = -gfs.VGS.RD.
Dividindo-se a tensão de saída pela tensão de entrada, tem-se:



Circuito equivalente final:




 gustavo.tai@hotmail.com                                                         61
Exemplo:
      Para o amplificador a seguir, calcular
a tensão na carga e o ganho de tensão
total AvT (considerando a carga). Dados:
IDSS =8mA, VP= -2V, IDQ= 2mA, VGSQ= -1V.




  gustavo.tai@hotmail.com                      62
Exemplo:




gustavo.tai@hotmail.com   63
DATASHEET DO BF 245
                          Localização dos Terminais




gustavo.tai@hotmail.com                               64
DATASHEET DO BF 245




gustavo.tai@hotmail.com   65
DATASHEET DO BF 245




gustavo.tai@hotmail.com   66
CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS




                                              67
CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS




                                              68
Exercícios JFET

   Dados os principais
 parâmetros do JFET
  BF256C na tabela:

   1)Calcule os valores para desenhar as parábolas máxima e mínima e desenhe a curva de
transferência do BF 256C com base nos valores máximos calculados.
  2) Polarize o BF 256C com VGS constante para VDD = 25V, IDQ = 5mA e VDSQ = 10V.
  3) Polarize o BF256C pelo processo de autopolarização para VDD = 25V, IDQ = 5mA, VDSQ =
10V e adote –VGSQ = 2,4V.
  4)Polarize o BF256C pelo processo de divisor de tensão na porta para VDD = 25V, IDQ = 5mA,
VDSQ = 10V, –VGSQ = 2,4V, VGG = 2V e adote RG2 = 1MΩ .
  5)Implemente uma chave analógica que funcione de forma inversa à da apresentação
apresentada, ou seja, VG = 0 → VS ≡ 0 e para VG < VP → VS ≡ VE.
   gustavo.tai@hotmail.com                                                             69
Exercícios JFET
1) Calcule os valores para desenhar as parábolas máxima
e mínima e desenhe a curva de transferência do BF 256C
com base nos valores máximos calculados.
Parábola mínima:
Com VGS= -0,4V   ID = 0,44mA
Com VGS= -0,3V   ID = 1,76mA
Com VGS= -0,2V   ID = 3,96mA
Com VGS= -0,1V   ID = 7,04mA


Parábola máxima:
Com VGS= -7V     ID = 0,28mA
Com VGS= -5V     ID = 2,53mA
Com VGS= -3V     ID = 7,03mA
Com VGS= -1,5V   ID = 11,88mA
Com VGS= -1V     ID = 13,78mA
                                                          70
                                gustavo.tai@hotmail.com
Exercícios JFET
2) Polarize o BF 256C com VGS constante para VDD = 25V, IDQ = 5mA e VDSQ = 10V.
RD.IDQ + VDSQ – VDD = 0            RD = (VDD – VDSQ) / IDQ

RD = (25 -10) / 5m = 3KΩ




3) Polarize o BF256C pelo processo de autopolarização para VDD = 25V, IDQ= 5mA,
    VDSQ = 10V e adote –VGSQ = 2,4V.
Como IG≡0 (ZE muito alta) -VGS = RS.ID   RD = (VDD - VDSQ + VGSQ) / IDQ

RS = 2,4 / 5m = 480Ω

RD = (25 – 10 – 2,4) / 5m = 2,52KΩ
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Exercícios JFET
4) Polarize o BF256C pelo processo de divisor de tensão na porta para VDD = 25V,
IDQ = 5mA, VDSQ = 10V, –VGSQ = 2,4V, VGG = 2V e adote RG2 = 1MΩ.
VGG = __RG2___. VDD               -VGS = RS.ID – VGG
              RG1 + RG2 (divisor de tensão)
Da malha de saída temos:           RD = VDD – VDSQ – RS
                                                          IDQ




RS = 4,4 / 5 = 880Ω              RG1 = (25M – 2M) / 2 = 11,5MΩ


RD = [ (25 – 10) / 5m] - 880Ω = 2,12KΩ

  gustavo.tai@hotmail.com                                                     72
Exercícios JFET
5) Implemente uma chave analógica que funcione de forma inversa à da
    apresentada, ou seja, VG = 0 →VS ≡ 0 e para VG < VP → VS ≡ VE.




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  • 1. Eletrônica II Transistores de Efeito de Campo
  • 2. Introdução  Os transistores bipolares são dispositivos controlados por corrente, isto é, a corrente de coletor é controlada pela corrente de base.  No caso do FET (Field-Effect Transistor ou Transistor de Efeito de Campo) a corrente é controlada pela tensão ou pelo campo elétrico.  Vantagens do FET em relação ao transistor bipolar: altíssima impedância de entrada além de ser um dispositivo de baixo ruído. gustavo.tai@hotmail.com 2
  • 3. Aspectos Construtivos do JFET  O JFET é um dispositivo unipolar (o que significa apenas um tipo de portador, elétron ou lacuna, é responsável pela corrente controlada).  Fisicamente, podem ser encontrados dois tipos de JFET: JFET- Canal N e JFET Canal-P.  Simbologia: gustavo.tai@hotmail.com 3
  • 4. Terminais:  Fonte (source)  Dreno (drain)  Porta (gate): faz o controle da passagem dos elétrons. gustavo.tai@hotmail.com 4
  • 5. Construção do JFET  A figura acima mostra um JFET de canal N.  O aspecto construtivo mostrado na figura é utilizado apenas para fins didáticos.  Na prática, é extremamente complicado o processo de dopagem nos dois lados do substrato. gustavo.tai@hotmail.com 5
  • 6. Funcionamento do JFET  O objetivo é controlar a corrente iD que circula entre a fonte e o dreno. Isto pode ser feito aplicando-se uma tensão na porta.  Com o potencial de porta igual a zero (VG=0 ou VGS=0), aplicando-se uma tensão entre o dreno e a fonte (VD ou VDS), surge uma corrente iD, como indica a figura. gustavo.tai@hotmail.com 6
  • 7. Funcionamento  A dopagem da região da porta é muito maior do que a do canal, desta forma a região de depleção (região de carga espacial) será muito maior do lado do canal. Parâmetros encontrados:  IDSS - corrente máxima que o JFET pode produzir, na qual ocorre o estrangulamento do canal quando V GS=0.  VPO – tensão máxima de saturação ou de estrangulamento (pinch-off).  VP – tensão na qual ocorre o corte do dispositivo.  BVDSS – tensão de ruptura do dispositivo para VGS = 0. gustavo.tai@hotmail.com 7
  • 8. Funcionamento Consideremos inicialmente VDS=0 e apliquemos uma tensão VGS com a polaridade indicada na figura e que polariza reversamente a junção PN. Inicialmente o canal estará todo aberto e entre e dreno e fonte existirá um canal com uma determinada resistência. Como a tensão aplicada na resistência é zero a corrente resultante será zero (ID=0). gustavo.tai@hotmail.com 8
  • 9. Funcionamento Se a tensão de porta for aumentada, aumenta a polarização reversa o que faz a região de carga espacial avançar mais no canal até fechá-lo totalmente. A tensão de porta que provoca o fechamento total do canal é chamada de tensão de pinçamento (pinch-off em inglês), VPO, sendo uma quantidade negativa no caso de canal N e positiva para o canal P. gustavo.tai@hotmail.com 9
  • 10. Funcionamento Agora consideremos VGS=0 e apliquemos uma tensão entre dreno e fonte com a polaridade indicada na figura . O que acontece com a corrente quando VDS varia? Inicialmente com o VDS pequeno o canal praticamente não se altera e dentro de certos limites o dispositivo se comporta como uma resistência. À medida que VDS aumenta, a corrente de dreno aumenta provocando uma queda de tensão ao longo do canal que faz com que o estreitamento não seja uniforme. gustavo.tai@hotmail.com 10
  • 11. Na figura a corrente de dreno provoca entre o ponto A e a fonte uma tensão VA e entre o ponto B e a fonte uma tensão VB estando claro que VA>VB. Estas tensões são aplicadas na junção de forma reversa e no ponto onde a tensão reversa é maior a região de carga espacial avança mais no canal,isto é, o estreitamento é maior próximo do dreno. IDSS = corrente de curto circuito entre dreno e fonte ou drain-source shorted current e corresponde à corrente máxima de dreno que o JFET pode produzir. gustavo.tai@hotmail.com 11
  • 12. O estreitamento é máximo quando a tensão de dreno for igual à tensão de pinçamento em modulo. Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, as regiões de carga espacial não se tocam, ao invés disso o estreitamento aumenta ao longo do canal conforme figura e a corrente de dreno se mantém aproximadamente constante em IDSS, isto é, o dispositivo passa a se comportar como uma fonte de corrente constante. Na pratica existe um pequeno aumento em ID quando VDS aumenta além de VP. Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, eventualmente será atingida uma tensão que provocará a ruptura da junção, destruindo o dispositivo. Esta tensão é designada por BVDSS gustavo.tai@hotmail.com 12
  • 13. Aumento da Camada de Depleção e Estreitamento do Canal  A partir de um certo valor de VDS ocorre o estrangulamento do canal (estreitamento máximo), fazendo com que a corrente iD permaneça praticamente constante.  Essa tensão é chamada de tensão de estrangulamento ou pinch off (VPO) e corresponde à tensão máxima de saturação do JFET. gustavo.tai@hotmail.com 13
  • 14. A corrente de dreno para VGS=0, no seu ponto máximo, é denominada corrente de curto circuito entre dreno e fonte ou drain-source shorted current (IDSS) e corresponde à corrente máxima de dreno que o JFET pode produzir.  Mostramos abaixo a curva característica de dreno. gustavo.tai@hotmail.com 14
  • 15. Curvas de Dreno  Com uma pequena tensão entre dreno e fonte VDS, a região N funciona como uma resistência e a corrente iD aumenta linearmente conforme VDS aumenta.  Conforme VDS aumenta, aparece uma tensão entre a fonte e a região de porta (VGS), polarizando reversamente essa junção.  Isso faz com que a camada de depleção aumente, estreitando o canal, o que aumenta a resistência na região N, fazendo com que diminua a taxa de crescimento de iD. gustavo.tai@hotmail.com 15
  • 16. Aplicando-se entre porta e fonte uma tensão de polarização reversa (VGS1<0), haverá um aumento na camada de depleção, fazendo com que o estrangulamento do canal ocorra para valores menores de V DS e ID. O mesmo ocorre para outros valores negativos de VGS. gustavo.tai@hotmail.com 16
  • 17. Para cada valor de VGS, obtém-se uma curva característica de dreno, até que ele atinja a tensão de corte = VP, na qual iD é praticamente zero.  Para qualquer FET a tensão de corte VP é igual, em módulo, à tensão de estrangulamento do canal (VPO). VP = VPO A corrente através da porta (iG) é muito pequena e desprezível, garantindo uma altíssima impedância de entrada (ZE). Essa resistência pode ser calculada através da tensão máxima V GS que causa o corte do JFET (com VDS=0) e da corrente de porta de corte IGSS (gate-source shorted current). ZE = VGS(VDS=0) gustavo.tai@hotmail.com IGSS 17
  • 18. Exemplo:  No JFET BF245, para –VGS = 20V, com VDS = 0, tem-se IGSS = 5nA. Calcule ZE. Relembrando: ZE = VGS(VDS=0) IGSS  ZE = 20 / 5x10-9 = 4GΩ gustavo.tai@hotmail.com 18
  • 19. Há uma grande semelhança entre as curvas do JFET e a curva característica de saída do transistor bipolar, tendo, inclusive, as mesmas regiões: corte, saturação, ativa e de ruptura. Parâmetros encontrados: IDSS - corrente máxima que o JFET pode produzir, na qual ocorre o estrangulamento do canal quando VGS=0. VPO – tensão máxima de saturação ou de estrangulamento (pinch-off). VP – tensão na qual ocorre o corte do dispositivo. BVDSS – tensão de ruptura do dispositivo para VGS = 0. gustavo.tai@hotmail.com 19
  • 20. Exemplo de Curvas de Dreno  Se a tensão de porta foi fixada em VGS=0V, e a tensão de dreno for variada, o gráfico da corrente de dreno em função da tensão de dreno é obtido, IDxVDS, tendo VGS como parâmetro.  A figura mostra o circuito para obter as curvas características de dreno.  O gráfico no próximo slide mostra a curva de dreno do JFET quando VGS=0 e a tensão de dreno varia, para um JFET (2N4393) canal N com VP= - 2,81V. gustavo.tai@hotmail.com 20
  • 21. Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, eventualmente será atingida uma tensão, BVDSS para a qual a junção PN sofrerá ruptura. gustavo.tai@hotmail.com 21
  • 22. Exemplo de Curvas de Dreno Inicialmente com VDS=0 a corrente de dreno ID também é zero. Com VDS aumentando e inicialmente bem menor do que VP o comportamento é de uma resistência, isto é, se a tensão de dreno dobrar de valor a corrente de dreno também dobra de valor. Dizemos que a região de operação é chamada de região ôhmica ou saturação (o JFET se comporta como uma resistência controlada por VGS). À medida que a tensão de dreno se aproxima da tensão de pinçamento (VPO) e o canal se aproxima do estreitamento máximo, a curva começa a se inclinar (resistência do dreno aumenta). A corrente de dreno para VDS=VPO é denominada de IDSS, corrente na saturação. Se a tensão de dreno aumentar além desse valor a variação da corrente de dreno fica constante em IDSS. Por exemplo para o transistor 2N4393 IDSS=30mA. gustavo.tai@hotmail.com 22
  • 24. Se agora for aplicada uma tensão, de porta de digamos VGS = -1V, e o procedimento é repetido, isto é, a tensão de dreno é variada a partir de zero, será obtida uma curva semelhante à anterior porém com um valor de corrente na saturação menor que IDSS. O valor de VDS que provocará o pinçamento será menor, neste caso aproximadamente 1,8V. De uma forma geral o valor de VDS que provoca o pinçamento é dado por: gustavo.tai@hotmail.com 24
  • 25. O conjunto de curvas para os diferentes valores de VGS é chamado de curvas características de dreno. gustavo.tai@hotmail.com 25
  • 26. Curva de Transferência  A curva de transferência ou de transcondutância mostra como i D varia em função da tensão VGS aplicada à porta, conforme mostra a curva.  Esta curva é obtida para o maior valor de VDS indicado na curva de dreno.  Esta curva é um trecho de parábola que tem como equação: gustavo.tai@hotmail.com
  • 27. Alguns fabricantes não fornecem a curva de transferência. Com a equação anterior é possível obtê-la, esta equação é válida para qualquer JFET.  O JFET possui tolerâncias muito elevadas.  Por isso os manuais fornecem as curvas típicas ou médias de dreno e transferência, ou os valores máximos e mínimos para o par IDSS e VP.  Isso resultaria em duas parábolas, sendo uma para valores máximos e outra para valores mínimos. gustavo.tai@hotmail.com 27
  • 28. Exemplo de Curva Característica 28
  • 29. Com os dados mínimos e máximos de IDSS e VP e através da equação da curva de transferência, as duas parábolas podem ser traçadas, como mostradas a seguir: Pontos da parábola mínima: Para VGS = -0,3V ID = 0,32mA Para VGS = -0,1V ID = 1,28mA Pontos da parábola máxima: Para VGS = -6V ID = 0,41mA 1,28 Para VGS = -3V ID = 2,54mA Para VGS= -1V ID = 5mA 29 gustavo.tai@hotmail.com
  • 30. As curvas Curva característica de Dreno características de transferência relacionam a saída, corrente de dreno (ID), com a entrada, tensão de porta (VGS). Essas curvas são obtidas para um valor de VDS, por exemplo VDS=5V. O gráfico de IDxVGS é chamado de curva característica de transferência, pois transfere os valores de entrada para a saída. gustavo.tai@hotmail.com 30
  • 31. Curva Característica De Transferência O gráfico de IDxVGS é chamado de curva característica de transferência , pois transfere os valores de entrada para a saída. gustavo.tai@hotmail.com 31
  • 32. A equação que relaciona corrente de dreno com tensão de porta é dada aproximadamente por: onde IDSS é a corrente de dreno na saturação para VGS=0 e VP a tensão de pinçamento. Exemplo: Se VGS= -1V qual a corrente de dreno considerando o transistor 2N4393? Como Vp= -2,81V e IDSS=36mA então:  Valor que pode ser obtido diretamente das curvas características. gustavo.tai@hotmail.com 32
  • 33. Polarização do JFET  Polarizar um JFET é determinar o seu ponto quiescente ou de operação (IDQ, VGSQ e VDSQ).  A potência dissipada pelo JFET polarizado é dada por: PD = VDSQ . IDQ Atenção na hora de polarizar um JFET:  A tensão V deve ser menor que B ; DD DVSS  A potência dissipada pelo JFET deve ser menor que PDmáx, dada pelo fabricante;  A configuração fonte (source) comum é a mais utilizada para o JFET. Assim os tipos de polarização estarão baseados nela. gustavo.tai@hotmail.com 33
  • 34. Polarização com VGS Constante  Impõe-se uma tensão VGSQ constante na porta através de VGG para obter a corrente IDQ desejada.  Dessa forma a junção está polarizada reversamente, por isso, VGSQ = -VGG.  Assim o resistor RG é utilizado apenas para definir a impedância de entrada do circuito, não influenciando na polarização do JFET.  Para polarizar o transistor basta calcular RD.  Malha de saída: RD.IDQ + VDSQ – VDD = 0 RD = (VDD – VDSQ) / IDQ gustavo.tai@hotmail.com 34
  • 35. Exemplo: A) Polarizar o JFET BF245A no seguinte ponto quiescente: IDQ = 1mA, VDSQ = 15V e VGSQ = -1V. RD = (VDD – VDSQ) / IDQ = (25 – 15) / 1x10-3 RD = 10 KΩ B) Analisar as variações do ponto quiescente em função das tolerâncias do transistor. Traça-se a reta de VGS constante (VGSQ = -1V) sobre a curva de transferência deste transistor e tem-se: gustavo.tai@hotmail.com 35
  • 36. Reta com VGS constante (VGSQ = -1V)  O ponto quiescente Q poderá se localizar em qualquer posição entre Q1 e Q2.  A variação de IDQ vai de 0 a 5mA.  Este tipo de polarização apresenta dois inconvenientes: 1º) Necessita de duas fontes de alimentação; 2º) Seu ponto quiescente pode ter variações brutais com VGS constante. gustavo.tai@hotmail.com 36
  • 37. DATASHEET DO BF 245 Localização dos Terminais gustavo.tai@hotmail.com 37
  • 38. DATASHEET DO BF 245 gustavo.tai@hotmail.com 38
  • 39. DATASHEET DO BF 245 gustavo.tai@hotmail.com 39
  • 40. CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS 40
  • 41. CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS 41
  • 42. Autopolarização  Utiliza apenas uma fonte de alimentação, eliminando-se VGG.  Isto é feito utilizando-se um resistor RS em série com a fonte JFET, para gerar uma tensão reversa na junção porta-fonte.  O resistor RS produz uma realimentação negativa.  Se a corrente de dreno iD aumenta, a tensão sobre RS também aumenta.  Isto faz aumentar a tensão reversa porta-fonte (VGS) estreitando o canal, reduzindo novamente a corrente iD. gustavo.tai@hotmail.com 42
  • 43. Autopolarização  Existem duas formas de determinar os valores dos resistores de polarização (RS e RD): pela reta de carga traçada sobre as curvas de dreno e pela reta de autopolarização traçada sobre a curva de transferência.  É mais interessante utilizar a curva de transferência para definir a polarização, pois os manuais sempre fornecem pelo menos os parâmetros IDSS e VP que a definem. Determinação da Reta de Autopolarização É traçada sobre a curva de transferência, podemos obtê-la da malha de entrada. -VGS = RS.ID – RG.IG IG é praticamente nula devido à alta impedância de entrada, tem-se: -VGS = RS.ID gustavo.tai@hotmail.com 43
  • 44. Reta de Autopolarização  Um ponto da reta de autopolarização é a origem o outro deve encontrar a curva de transferência. gustavo.tai@hotmail.com 44
  • 45. Análise das Tolerâncias do JFET  O ponto quiescente pode estar localizado em qualquer posição entre Q1 e Q2.  A variação possível de IDQ na autopolarização é menor que com VGS constante e este circuito é mais estável. gustavo.tai@hotmail.com 45
  • 46. Determinação dos Resistores de Polarização  Da equação da reta de autopolarização, obtém-se: RS = - VGSQ/ IDQ  Da malha de saída, obtém-se: VDD = RD.IDQ + VDSQ + RS.IDQ RD = (VDD- VDSQ + VGSQ) / IDQ O valor de VDSQ é fixado por RD . gustavo.tai@hotmail.com 46
  • 47. Exemplo: Dada a curva de transferência do JFET BF245A (PDmáx = 300mW), determinar os valores de RS e RD do circuito de autopolarização para IDQ = 1mA e VDSQ = 15V. 47
  • 48. Determinação da Reta de Autopolarização  1º Ponto: Q 2º Ponto: Origem  Do ponto Q da reta de autopolarização, obtém-se: VGSQ = -1V  Cálculo de RS e RD: RS = -VGSQ / IDQ = -(-1) / 1x10-3 RS = 1KΩ RD = (VDD – VDSQ + VGSQ) / IDQ = (25 – 15 – 1) /1x10-3 = 9KΩ  Potência dissipada pelo JFET (deve ser menor que PDmax): PD = VDSQ.IDQ = 15. 1x10-3 = 15mW. gustavo.tai@hotmail.com 48
  • 49. Polarizando o JFET Sem a Curva de Transferência  Para isso utiliza-se os valores mínimos de IDSS e VP, fornecidos pelos manuais.  Os dois pontos (IDSS, -VP) e a origem definem a reta de autopolarização.  Com os parâmetros (IDSSmax, -VPmax) e (IDSSmín, -VPmín), calculam-se dois valores para o resistor RS, sendo um para a parábola máxima e outro para a mínima: RSmax = -VPmax / IDSSmax RSmín = -VPmín / IDSSmín  Um valor intermediário entre RSmín e RSmax garante um ponto quiescente próximo ao da parábola correspondente à dos parâmetros típicos do JFET. gustavo.tai@hotmail.com 49
  • 50. Exemplo: Para o JFET BF245A, o manual do fabricante fornece os seguintes parâmetros: gustavo.tai@hotmail.com 50
  • 51. Polarização por Divisão de Tensão na Porta  Este tipo de polarização é uma mistura dos dois processos anteriores.  A tensão VGG em RG2 e a tensão em RS, impõem VGS na porta do JFET, sendo que VGG deve ser menor que VRS para garantir polarização reversa entre porta e fonte.  Como a corrente iG é praticamente zero, VGG pode ser calculada por: VGG = RG2 .VDD RG1 + RG2 (divisor de tensão) 51 gustavo.tai@hotmail.com
  • 52. Determinação da Reta de Autopolarização  A tensão VGS fica definida pela diferença entre a tensão VRS e VGG: -VGS = RS.ID – VGG  1º Ponto: para ID = 0 VGS = VGG  2º Ponto: para VGS = 0 ID = VGG / RS  Verifica-se que a reta é deslocada de zero para VGG na abscissa (eixo horizontal), diminuindo sua inclinação.  Em relação aos processos de polarização anteriores, este processo tem uma variação ainda menor de IDQ. gustavo.tai@hotmail.com 52
  • 53. Reta de Autopolarização e Variações do Ponto Q  Malha de entrada: RS = (VGG – VGSQ) / IDQ  Malha de Saída RD = VDD – VDSQ – RS IDQ gustavo.tai@hotmail.com 53
  • 54. Exemplo:  Determinar os valores de RG1, RG2, RS e RD do circuito de autopolarização do JFET BF245A (PDmax = 300mW), para o ponto quiescente: IDQ = 1mA, VGSQ = -1V e VDSQ = 15V. Como VGG deve ser menor que VGSQ, será utilizado: VGG = 0,5V. Para encontrar RG1 e RG2 devemos arbitrar um deles, neste caso RG2 = 10KΩ. Relembrando: IG VGG = __RG2___. VDDRS.IDQ – VGG + VGS = 0 RG1 + RG2 RD.IDQ + VDSQ + RS.IDQ – VDD =0 Resp: RG1= 490KΩ, RS = 1,5KΩ, RD = 8,5KΩ. gustavo.tai@hotmail.com 54
  • 55. Chave Analógica  Iremos polarizar o JFET para funcionar nas regiões de corte e saturação, como uma chave DC.  Quando VG < VP, o JFET encontra-se na região de corte, isto é ID =0 e VS ≡ 0. É como se ele funcionasse como uma chave aberta.  Quando VG = 0, para um valor adequado de R, a corrente ID pode levar o JFET a operar na região de saturação. É como se ele funcionasse como uma chave fechada, VS ≡ VDD. gustavo.tai@hotmail.com 55
  • 56. Na região de saturação, a curva de dreno tem uma inclinação que define a resistência entre dreno e fonte para sinais DC, denominada RDS(on), calculada por: RDS(on) = VDS(sat) / IDSsat R pode variar entre unidades a centenas de Ohm. DS(on) Ao lado é mostrado o circuito equivalente para o JFET funcionando como chave DC. Quando a chave está fechada, a tensão VDD divide-se entre RDS(on) e R. Para minimizar o efeito de RDS(on) utiliza-se R>> RDS(on). gustavo.tai@hotmail.com 56
  • 57. Amplificador Fonte Comum  A configuração fonte comum é a mais utilizada para o JFET, atuando como amplificador de pequenos sinais (baixa potência) e baixa frequência.  Os capacitores C1 e C2 têm a finalidade de acoplar o sinal AC, respectivamente, do gerador de entrada à porta e do dreno à carga de saída.  O capacitor CS serve para desacoplar o sinal AC da fonte, desviando-o para o terra. gustavo.tai@hotmail.com 57
  • 58. Modelo Simplificado do JFET  Este modelo é válido para valores de pico a pico de iD correspondentes a no máximo 10% de IDQ e para frequências menores que a frequência de corte superior natural do JFET.  O parâmetro gfs é denominado condutância de transferência ou, simplesmente, transcondutância, e reflete o quanto a corrente de saída iD está sendo controlada pela tensão de entrada VGS.  Portanto, gfs pode ser obtida por: gustavo.tai@hotmail.com 58
  • 59. Modelo Simplificado do JFET  Os manuais fornecem o valor máximo de gfs, simbolizado por gfso, isto é, quando VGS=0, porém seu valor pode ser calculado por:  Mas, para a análise do amplificador, o que interessa é o gfs para o ponto quiescente do JFET. Este valor pode ser calculado em função de gfso e por uma das expressões abaixo: gustavo.tai@hotmail.com 59
  • 60. Modelo Simplificado do Amplificador  O amplificador, para sinais AC pode ser representado pelo modelo do JFET acrescido dos resistores de polarização vistos pelo gerador de entrada, mostrado abaixo.  Determinação dos principais parâmetros do amplificador: Impedância de Entrada Total – ZET Como ZE é muitíssimo alta, tem-se: ZET = RG1 / / RG2 gustavo.tai@hotmail.com 60
  • 61. Modelo Simplificado do Amplificador Impedância de Saída Total vista pela Carga – ZST ZST = RD Ganho de Tensão Total sem Carga – A´vT Ignorando a presença da carga RL, a tensão na saída é VL = -gfs.VGS.RD. Dividindo-se a tensão de saída pela tensão de entrada, tem-se: Circuito equivalente final: gustavo.tai@hotmail.com 61
  • 62. Exemplo: Para o amplificador a seguir, calcular a tensão na carga e o ganho de tensão total AvT (considerando a carga). Dados: IDSS =8mA, VP= -2V, IDQ= 2mA, VGSQ= -1V. gustavo.tai@hotmail.com 62
  • 64. DATASHEET DO BF 245 Localização dos Terminais gustavo.tai@hotmail.com 64
  • 65. DATASHEET DO BF 245 gustavo.tai@hotmail.com 65
  • 66. DATASHEET DO BF 245 gustavo.tai@hotmail.com 66
  • 67. CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS 67
  • 68. CURVAS FORNECIDAS PELO DATASHEET DA PHILIPS 68
  • 69. Exercícios JFET Dados os principais parâmetros do JFET BF256C na tabela: 1)Calcule os valores para desenhar as parábolas máxima e mínima e desenhe a curva de transferência do BF 256C com base nos valores máximos calculados. 2) Polarize o BF 256C com VGS constante para VDD = 25V, IDQ = 5mA e VDSQ = 10V. 3) Polarize o BF256C pelo processo de autopolarização para VDD = 25V, IDQ = 5mA, VDSQ = 10V e adote –VGSQ = 2,4V. 4)Polarize o BF256C pelo processo de divisor de tensão na porta para VDD = 25V, IDQ = 5mA, VDSQ = 10V, –VGSQ = 2,4V, VGG = 2V e adote RG2 = 1MΩ . 5)Implemente uma chave analógica que funcione de forma inversa à da apresentação apresentada, ou seja, VG = 0 → VS ≡ 0 e para VG < VP → VS ≡ VE. gustavo.tai@hotmail.com 69
  • 70. Exercícios JFET 1) Calcule os valores para desenhar as parábolas máxima e mínima e desenhe a curva de transferência do BF 256C com base nos valores máximos calculados. Parábola mínima: Com VGS= -0,4V ID = 0,44mA Com VGS= -0,3V ID = 1,76mA Com VGS= -0,2V ID = 3,96mA Com VGS= -0,1V ID = 7,04mA Parábola máxima: Com VGS= -7V ID = 0,28mA Com VGS= -5V ID = 2,53mA Com VGS= -3V ID = 7,03mA Com VGS= -1,5V ID = 11,88mA Com VGS= -1V ID = 13,78mA 70 gustavo.tai@hotmail.com
  • 71. Exercícios JFET 2) Polarize o BF 256C com VGS constante para VDD = 25V, IDQ = 5mA e VDSQ = 10V. RD.IDQ + VDSQ – VDD = 0 RD = (VDD – VDSQ) / IDQ RD = (25 -10) / 5m = 3KΩ 3) Polarize o BF256C pelo processo de autopolarização para VDD = 25V, IDQ= 5mA, VDSQ = 10V e adote –VGSQ = 2,4V. Como IG≡0 (ZE muito alta) -VGS = RS.ID RD = (VDD - VDSQ + VGSQ) / IDQ RS = 2,4 / 5m = 480Ω RD = (25 – 10 – 2,4) / 5m = 2,52KΩ gustavo.tai@hotmail.com 71
  • 72. Exercícios JFET 4) Polarize o BF256C pelo processo de divisor de tensão na porta para VDD = 25V, IDQ = 5mA, VDSQ = 10V, –VGSQ = 2,4V, VGG = 2V e adote RG2 = 1MΩ. VGG = __RG2___. VDD -VGS = RS.ID – VGG RG1 + RG2 (divisor de tensão) Da malha de saída temos: RD = VDD – VDSQ – RS IDQ RS = 4,4 / 5 = 880Ω RG1 = (25M – 2M) / 2 = 11,5MΩ RD = [ (25 – 10) / 5m] - 880Ω = 2,12KΩ gustavo.tai@hotmail.com 72
  • 73. Exercícios JFET 5) Implemente uma chave analógica que funcione de forma inversa à da apresentada, ou seja, VG = 0 →VS ≡ 0 e para VG < VP → VS ≡ VE. gustavo.tai@hotmail.com 73

Hinweis der Redaktion

  1. 0,2 por cada divisão.
  2. 2M até aqui 2N até aqui