TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO DE JUNÇÃO – JFET

• Transistores bipolares – dispositivos controlados por corrente

(corrente do coletor é controlada pela corrente da base).

• Transistores de efeito de campo (FET – Field Effect Transistor) –

tipo de transistor o qual a corrente é controlada pela tensão.

• A grande vantagem do FET sobre o TBJ: altíssima impedância de entrada (Megaohms) e baixo ruído.

Aspectos Construtivos do JFET

• O JFET é um dispositivo unipolar : que significa que apenas um tipo de portador (elétron ou lacuna) é responsável pela corrente controlada.

• Existem dois tipos de JFET: JFET – Canal N e JFET – Canal P

O JFET é formado por três terminais:

• Fonte (source) – por onde os elétrons entram; • Dreno (drain) – de onde os elétrons saem;

• Porta (gate) – que faz o controle da passagem dos elétrons.

Será abordado nesta aula o JFET – Canal N, pois o JFET – Canal P é complementar, ou seja, considerar as correntes e tensões de forma inversa.

Funcionamento do JFET

• O objetivo: controlar a corrente ID que circula entre a fonte e o

dreno, aplicando-se uma tensão na porta.

• Com o potencial de porta igual a zero, ou seja, VGS = 0, aplicando-se uma tensão entre o dreno e a fonte VDS, surge uma corrente ID.

Curvas de Dreno

• Com uma pequena tensão entre dreno e fonte VDS, a região N funciona como uma resistência, com a corrente ID aumentando linearmente com VDS.

• Conforme a tensão VDS aumenta, aparece uma tensão entre a fonte e

a região de porta, polarizando reversamente essa junção.

• Isso faz com que a camada de depleção aumente, estreitando o canal, o que aumenta a resistência da região N, fazendo com que diminua a taxa de crescimento de ID.

• 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 (pinch off - Vpo) e corresponde à tensão máxima de saturação do JFET.

• A corrente de dreno para VGS = 0, no seu ponto máximo, é denominada corrente de curto-circuito entre dreno e fonte (drain-source shorted current - IDSS) e corresponde à corrente máxima de dreno que o JFET pode produzir.

Curva característica de saída de um JFET (ID x VDS) para VGS = 0V - Curva de Dreno

• 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 VDS

e ID.

• 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.

• É importante observar que, para qualquer JFET, a tensão de corte VP

é igual, em módulo, à tensão de estrangulamento do canal (Vpo).

Vpo = VP

• O fato de VGS ser negativo faz com que a corrente através da porta (IG) seja desprezível, garantindo uma altíssima impedância de entrada (ZE).

• Essa resistência pode ser calculada através da tensão máxima VGS

que causa o corte do JFET (com VDS = 0) e da corrente de porta de corte IGSS.

GSS

GS

E

I

VZ =

EXEMPLO: No JFET BF245, para VGS = 20V, com VDS = 0, tem-se IGSS = 5 nA. Portanto:

Ω====−

GxxI

VZ

GSS

GS

E4104

105

20 99

Note que há uma grande semelhança entre as curvas de dreno do JFET e a curva característica de saída do transistor bipolar, tendo, inclusive, as mesmas regiões: corte, saturação, ativa e ruptura.

Parâmetros encontrados nos manuais técnicos:

CURVA DE TRANSFERÊNCIA ou de TRANSCONDUTÂNCIA Mostra como ID varia em função da tensão VGS aplicada à porta:

• Note que um de seus pontos é IDSS, isto é, esta curva é obtida para o maior valor de VDS indicado na curva de dreno.

• Porém, como na região ativa da curva de dreno a variação de VDS

causa uma variação muito pequena em ID, esta curva pode ser considerada válida para qualquer valor de VDS nesta região.

Esta curva é um trecho da parábola que tem como equação:

2)1(P

GS

DSSD

V

VII −=

Esta equação é válida para qualquer JFET, pois é, deduzida a partir das características físicas de funcionamento do dispositivo.

• O JFET é um dispositivo com tolerância muito elevadas. Por isso os manuais fornecem as curvas típicas (ou médias) de dreno e de transferência, ou valores máximos e mínimos para o par IDSS e VP, o que resultaria numa curva de transferência com duas parábolas, sendo uma para valores máximos e outra para valores mínimos.

EXEMPLO: Para o JFET BF245A, o manual do fabricante fornece as seguintes curvas e dados:

• Assim, com os dados máximos e mínimos de IDSS e VP e através da equação da curva de transferência, as duas parábolas podem ser traçadas: