Silva Palomera Oscar Ivn1211031529/10/2013TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO (FET)El transmisor de efecto de campo(fet) es un dispositivo de 3 terminales . El transistor JFET es un dispositivo controlado por voltaje. Para el FET la corriente Ia ser un funcin de voltaje VGS aplicando al circuito de entrada como se observa en la siguiente figura.

L a I del circuito de salida esta controlado por parmetro del circuito de in.Hay transistores FTE de canal N y de canal P. El FET es un dispositivo que depende nicamente de la conduccin o bien, de electrones ( canal n) o de huecos (canal p).CONSTRUCCION Y CARACTERISTICAS DE LOS JFETLa construccin bsica del JFET de canal n obsrvese que la mayor que la mayor parte de la estructura es del material de tipo n que forma el canl entre las capas interiores del material tipo P.

La parte superior del canal tipo n se encuentra conectada por medio de un contacto hmico a la terminal referida como el drenaje (d), mientras quie el extremo por medio de un contacto hmico a una terminal referido como la fuente (s), conectados entres si y tambin a una terminal de compuerta g.Por tanto el drenaje y la fuente se hallan conectados a los extremos del canal del tipo n y la entrada a las dos capas de material tipo p.Durante la ausencia de cualquier potencial el JFET tiene dos emisiones p-n bajo condiciones sin polarizacin. El resultado es una regin de agotamiento en c/ unin, lo cual se asemeja a la regin de un diodo de polarizacin.La regin de agotamiento es aquella que no presenta portadores libres y es por tanto, incapas de soporta la conduccin a travs de la regin.Analoga hidrulica para el mecanismo de control del JFET.

DIBUJO DE UNA LLAVE

La compuerta mediante una seal aplicada (potencia), controla el flujo de electrones hacia el drenaje.

Caracterstica y Parmetros del JFET.VGS =0 VDS algn valor positivo En la siguiente figura se a aplicado un voltaje positivo VDS a travs del canl y la entrada se conecto directamente a la fuente con objeto de establecer la condicin VGS=0. A medida que VDD (por tanto VDS) se incrementa desde cero la Id crece proporcionalmente como se muestra en la grafica entre los puntos A y B. En esta regin, la resistencia del canal es esencialmente cte.; pues la regin de empobrecimiento no es suficientemente grande para tener un efecto significativo. Esta regin se denomina hmica porque ID y VDS estn relacionados por la ley de ohm.En el punto B de la grafica los niveles de la curva se estabilizan en Id se vuelve esencialmente cte.; cuando VDS crece desde el punto B hasta el punto C.ESTRANGULAMIENTOPara VGS=0, EL VALOR DE VDS al que Id se vuelve esencialmente cte. (punto B de la grafica), es el voltaje de estrangulamiento, Vp.Para un JFET dado, Vp tiene un valor fijo. Como se puede observar, un incremento continuado en VDS, por arriba del voltaje de estrangulamiento produce una corriente de drenaje casi constante, el valor de esta Id es Idss (corriente de drenaje a la compuerta en corto) y siempre se especifica en la hojas de datos de los JFET. Idss es la mxima Id que un JFET es capas de producir sin importar el circuito externo, y siempre se especifica par al condicin VGS=0 V.Al continuar sobre la grafica, la ruptura ocurre en el punto c cuando Id empieza a crecer muy rpido con cualquier incremento adicional en VDS. L ruptura puede dar por resultado el dao irreversible del dispositivo, de modo que los JFET siempre se operan por debajo de la ruptura y dentro de la regin de I cte.

El VGS controla la IA.

Ahora se conectara un voltaje de polarizacin VGG, de la compuerta de la fuente a medida que VGS se establece en valores c/v mas negativas mediante el ajuste de VGS, se obtiene una familia de curvas caractersticas del drenaje como se observa en la siguiente grafica.

Observe que ID decrece a medida que la magnitud de VGS se incrementa a valores C/V mas negativos. Tambin observe que , por el incremento en VGS, que por c/ incremento en VGS, el JFET alcanza el estrangulamiento a valores de VDS mayores que VP. As la cantidad de ID es controlada por VGS.

CORTEEl valor de VGS que hace a ID aprox. Cero es el valor de corte, VGS(apag). El JFET debe ser operado entre VGS=0 y VGS (apag). Para este rango de voltajes de la compuerta a la fuente, ID variara desde un mximo de IDSS. Hasta un mnimo a cero.Para un JFET de un canal N, mientras ms negativa sea. VGS menor se vuelve ID en la regin de I cte; cuando VGS asume un valor negativo suficientemente grande, IA se reduce a cero. Este efecto de corte es provocado por el ensanchamiento de la regin de empobrecimiento hasta un punto en el que cierra por completo el canal.-VGS (apag) y VP siempre son iguales en magnitud pero de signo opuesto. En una hoja datos por lo general se proporciona VG(apag) o VP, pero no ambos. Sin embargo, cuando se conoce uno tambin se conoce el otro.Por ejemplo:VGS (apag)=-5VP=+5V Ejemplo:1 Para un JFET, el VGS (apag)=-4v e IDSS=12m A. Determine el valor mnimo de VDD necesario para colocar el dispositivo en la regin de operacin de cte.

Como VGS (apag) =-4V por lo tanto VP=4vEl valor mnimo de VDS para que el JFET se encuentre en la regin de I cte. Es :VDS=VP =4VEn la regin de I cte; con VGS=0v ID=IDSS =12m A La cada a travs del resistor del drenaje esI=V/R VRD=(12m A)(560 ohm)= 6.72vAl aplicar la ley de kirchoff alrededor del circuito del drenaje se obtienVDD= VDS+ VRDVDD=4V+ 6.72V= 10.72VEste es el valor de VDD para obtener VDS=VP y colocar el dispositivo en la regin de I cte.EJERCICIO.2.- Si VDD se incrementa 15V, Cul es la corriente de drenaje?I=V/R =15V/560OHM= 26m A 3.- Un JFET particular de canal P tiene un VGS (apag) =4v Cul es el valor de Id cuando VGS=6V?El JFET de canal? Requiere un voltaje de compuerta a fuente positivo mientras mas positivo sea, menor la corriente del drenaje. Cuando VGS= 4v, la Id es 0. Cualquier incremento adicional en VGS mantiene en corte al JFET y si, la Id se mantiene en 0.CARACTERISTICAS DE TRANSFERENCIA DEL JFETDe las anteriores ya podemos comprender que un rango de valores de VGS, desde 0 hasta VGS (apag), controla la cantidad de corriente de drenaje.Para un JFET de canal N, EL VGS(apag) es negativo y para uno de canal P, el VGS(apag) es positivo. Como VGS controla a IA, la relacion entre estas dos cantidades es muy importante, y se ilustra en la siguiente grafico. ID=0 cuando VGS = VGS (apag)ID=IDSS cuando VGS=0 ID=IDSS (1-VGS/VGS (apag))

Con la ecuacion anterior la Id puede determinarse para cualquier VGS si se conocen IDSS y VGS (apag).En virtud del termino cuadrtico en la ecuacion a los JFET y los MOSFET a menudo se les conoce como dispositivos de ley cuadrtica. EJEMPLO: La hoja de datos para un JFET indica que IDSS=15m A y VGS(apag)=-5v . Determine la ID para VGS=0V, -1V Y -4V.SOLUCIONPara VGS0=0V, ID=IDSS= 15m APara VGS=-1VID=IDSS(I-VGS/VGS(APAG))2 0(15m A)(1-1V/-5V)ID=(15m A )(1-0.2)2= (15m A)(O.64)= 9.6m A

TRANSDUCTANCIA DIRECTA DEL JFETLa transconductancia directa gm, es el cambio en la corriente del drenaje (AID) pa ra un cambio dado en el voltaje de la compuerta a la fuente (AVGS), con el voltaje del dranje ala fuente constante. Se expresa como una razn y sus unidades son siemens(S).Gm=AID/AVGSOtras designaciones comunes para este parmetro son Gfs y Yfs (admitancia de transferencia directa). Gm es muy importante en los amplificadores FET como factor primordial para determinar la ganancia en voltaje.Debido a que la curva caracterstica de transferencia (transconductancia) de un JFET es no lineal. Como se puede observar en la siguiente figura el valor Gm mayor cerca del extremo superior de la curva( cerca de VGS=0), Y gm es menor en la parte inferior.

En las hojas de especificacin suele proporcionarse el valor gm medido en VGS=0V es decir (gmo).Cuando no se dispone de un valor de gm0 es posible calcularlo usando valores de IDSS y VGS (apag). Las rectas verticales indican un valor absoluto (sin signo).Gm0 = 2IDSS/VGS (apag).En la hoja de datos de un JFET se proporciona la siguiente informacin IDSS= 20 m AVGS (apag)=-8v y gm0=4000US.Determine la transconductancia en directa para VGS=-4V y encuentre ID en este punto.1.- gm se calculoGm=gm0 (1-VGS/VGS (apag))= (1000u S) (1-(-4V)/ (-8))= 2000u S 2.- Se calcula ID en VGS=-4VID=IDSS(I-(VGS)/VGS(apag))2=20m A (1-(-4)/(-8)2= 5m A.EJERCICIOUn JFET dado tiene las dos siguientes caractersticas: IDSS=12m A, VGS(apag)=-5v cuando VGS=-2V.Gm=gm0 (1-(VGS)/VGS (apag)) = 1800u SID=IDSS (1-(VGS)/VGS (apag)) 2= 4.32m A.

RESISTENCIA Y CAPACITANCIA DE ENTRADA.Un JFET opera con su unin GS polarizada en inversa. Por tanto, la resistencia de entrada en la compuerta es muy alta. Las hojas de datos de los JFET especifican para la corriente inversa de compuerta la Igss en cierto VGS. La resistencia de entrada puede entonces determinarse usando la siguiente ecuacion.RENT= VGS/IgssLa capacitancia de entrada Ciss de un JFET es considerablemente con respecto al BJT pues el JFET opera con una unin pn polarizado en inversa recuerde que una unin PN polarizada en inversa funciona como un capacitor cuya capacitancia depende de la cantidad de voltaje inverso.EJEMPLO:Un JFET tiene un ma Igss de 1 m A para VGS=-20V. Determine la resistencia de entrada RENT=VGS/Igss =20v/1m A=20 000 u ohm.EJERCICO Determine la resistencia de entrada para cualquiera de las hojas de especificacin que conseguiste.

RESISTENCIA DEL DRENAJE A LA FUENTEY a se aprendi de la curva caracterstica de drenaje que, por arriba de la regin de estrangulamiento, la ID es relativamente etc. Dentro de un rango de voltaje drenaje- fuente (VDS).La razn de estos cambios es la resistencia drenaje-fuente del dispositivo RDS.Las hojas de datos especifican frecuencia a este parmetro como conductancia de salida, Yos. Los valores tpicos para RDS son el orden de varios k ohm. Mtodo manual grafico para trazar la curva de transferencia.Se puede trazar una curva de transferencia con un nivel satisfactorio de precisin utilizando simplemente 4 puntos definidos en la siguiente tabla.VGSID

0IDSS

0.3VPIDSS/2

0.5VPIDSS/4

VP0m A

EJEMPLO:Trazar la curva definida por Idss=12m A Y VP=+6V.IDSS=12m AVgs=0vId= 0m A VGS=VP=-6V0.3VP IDSS/20.3(-6V) =-1.8V12m A/2=6m A0.5VPIDSS=3m A0.5(-6V)=-3VEJERCICIO: Traza la curva de transferencia para el JFET cualquiera de las hojas tcnicas que conseguiste.POLARIZACION DEL JFETEl objeto de la polarizacin es elegir el VGS apropiado a fin de establecer un valor deseado de ID. Existen 2 tipos primordiales de polarizacin; los de auto polarizacin y los de polarizacin mediante divisor de voltaje.AUTOPOLARIZACION Los circuitos de auto polarizacin para los JFET son los siguientes.

L a compuerta esta polarizada aproximadamente a 0v, por el resistor RG conectado a tierra. La corriente de fuga inversa IGSS produce un voltaje muy pequeo en RG como se indica aunque en rango mayor parte de los casos es posible despreciarlo.Formulas para calcular algunos elementos en los JFET.VS=ID *RSVGS= -ID* RS VD= VDD-ID*RDVDS=VD-VSVDS= VDD- ID (RD+RS)

EJEMPLO:Encuentre VDS y VGS del siguiente circuito dado que ID= 5m A

EJERCICIO:Determine VDS y VGS del siguiente circuito.

ESTABLECIMIENTO DEL PUNTO Q DE UN JFET POLARIZADOEl mtodo bsico para establecer un punto de polarizacin para el JFET es determinar la ID para un valor deseado de VGS y calcular enseguida el valor requerido de RS.RS= VGS/IDPara un valor deseado de VGS, la ID puede determinarse en cualquiera de estas 2 formas.A partir de la curva caracterstica de transferencia para un JFET particular o utilizando la formula.ID= IDSS( 1- VGS/VGS(apag))2

Ejemplo: determina en el valor RS requerido para auto polarizar a un JFET, en VGS =-5V y VGS(apag)=-10v, IDSS=25m A ; B)VGS=-3V EjercicioDetermina el valor de Rs requerido para autopolarizar a un JFET utilizando su curva de transferencia. Nota que usen una que puedan recortar.Verificar con las formulas.

Polarizacin en el punto medio A menudo es deseable polarizar un JFET cerca del punto medio. Para ellos se utiliza la siguiente frmula para calcular ID.ID= 0.50 IdssVGS= VGS (apag)/3.414Tarea determinar Rs requerido para auto polarizar un JFET utilizando su curva de transferencia recorta y pega verifica con formulas.Para establecer el voltaje del drenaje VD en el punto medio (Vd.=Vdd./2), se elige un valor de Rd para obtener la cada de voltaje deseada. Rg se elige grande.EjemploSeleccionar los valores de los resitores del circuito, a fin de establecer una polarizacin aproxiomada en el punto medio. Los parmetros del JFET son IDSS=15m A y VGS(apag) =8v ID= IDSS/2=7.5m A VGS=VGS(apag) /3.414VGS=-8V /3.414=-2.343RS= VGS/ID = 2.343V/7.5m A =312 ohmVD=VDD-(ID) (RD)Despejando RD RD=VDD-VD/ID =12V 6V/ 7.5m A =800 ohmRg debe ser muy grande.FETvsBJT

Transistores BJT El transistor bipolar es el ms comn de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP. Cuenta con 3 patitas que se denominan de la siguiente manera: base (B), colector (C) y emisor (E). Tipos:

Su funcin y composicin Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequea corriente ingresando a la base en configuracin emisor-comn es amplificada en la salida del colector. Los transistores PNP son comnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentacin a travs de una carga elctrica externa. Una pequea corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector.

BJT

Configuraciones del transistor bipolarHay tres tipos de configuraciones tpicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con caractersticas especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicacin. y se dice que el transistor no est conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0)- Amplificador emisor comn- Para que una seal esa amplificada tiene que ser una seal de corriente alterna.No tiene sentido amplificar una seal de corriente continua, por que sta no lleva ninguna informacin.En un amplificador de transistores estn involucradas los dos tipos de corrientes (alterna y continua).La seal alterna es la seal a amplificar y la continua sirve para establecer el punto de operacin del amplificador.Este punto de operacin permitir que la seal amplificada no sea distorsionada.

Amplificador colector comnEl amplificador seguidor emisor, tambin llamado colector comn, es muy til pues tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida baja. Nota: La impedancia de entrada alta es una caracterstica deseable en una amplificador pues, el dispositivo o circuito que lo alimenta no tiene que entregarle mucha corriente (y as cargarlo) cuando le pasa la seal que se desea amplificar.

- Amplificador base comnNota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequea diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores.

Transistores FET..Que son?... Se basan en el campo elctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET, como todos los transistores, pueden plantearse como resistencias controladas por voltaje. Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenaje (drain) y fuente (source), se comporta como un interruptor controlado por tensin, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenaje y fuente.

FETs

Se dividen en: El MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).-Consiste en un transistor de efecto de campo basado en la estructura MOS(estructura MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) consiste en un condensador que ser la "puerta", el dielctrico se forma con un xido del semiconductor del sustrato, y un semiconductor, denominado como sustrato). Es el transistor ms utilizado en la industria microelectrnica. Prcticamente la totalidad de los circuitos integrados de uso comercial estn basados en transistores MOSFET. El JFET (Junction Field-Effect Transistor) .-es un circuito que, segn unos valores elctricos de entrada, reacciona dando unos valores de salida, estos valores de entrada son las tensiones elctricas, en concreto la tensin entre los terminales S (fuente) y G (puerta). Son de dos tipos Canal N.- Se llama material tipo N al que posee tomos de impurezas que permiten la aparicin de electrones sin huecos asociados a los mismos. Los tomos de este tipo se llaman donantes ya que "donan" o entregan electrones. Canal P.- Se llama as al material que tiene tomos de impurezas que permiten la formacin de huecos sin que aparezcan, como ocurre al romperse una ligadura, electrones asociados a los mismos. Los tomos de este tipo se llaman aceptores, ya que "aceptan" o toman un electrn.

Caractersticas

Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100M). No tiene un voltaje de unin cuando se utiliza Conmutador (Interruptor). Hasta cierto punto inmune a la radiacin. Es menos ruidoso. Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad trmica.

Ventajas de los FETs frente a los transistores bipolares Fabricacin sencilla, ocupando menor espacio en su integracin Son ms estables trmicamente Son relativamente ms inmunes a la radiacin Tiene una gran resistencia de entrada (MW): se pueden conectar como resistencias de carga en sistemas digitales No tienen tensin umbral para corriente de drenaje cero: excelentes recortadores y muestreadores de seal Debido a sus capacidades internas o propias pueden funcionar como elementos de memoria Tienen menor ruido Inconvenientes Como amplificadores, menor producto ganancia-anchura de banda

Practica simulada 1MaterialesTransistor BJT 2n22221 resistencia de 5 k1 resistencia de 10 k1 resistencia de 1 kFuente de voltaje de 5v

BJT 2N2222SimuladoTemperatura AmbienteAplicando CalorEsttica

VRc3.88v4.64v4.61v4.61v

VRb3.22v4.02v4.38v4.02v

VRe1.1v.417v.447.417v

Practica simulada 2MaterialesTransistor BJT 2n22221 resistencia de 4.7 k1 resistencia de 4.7M1 resistencia de 1 kFuente de voltaje de 5v

JFET 2n5457SimuladoTemperatura AmbienteAplicando Calor(aproximado 200 CEsttica

Vs626.31mV.791v.714v.792v

Vg14.31V0v0v0v

Vd2.94V3.68v3.46v3.681v