Informe previo
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POLARIZACION JFETI. MARCO TEORICO
En los transistores bipolares, una pequea corriente de entrada
(corriente de base) controla la corriente de salida (corriente de
colector); en los casos de los FET, es un pequeo voltaje de entrada
que controla la corriente de salida.La corriente que circula en la
entrada es generalmente despreciable (menos de un pico amperio).
Esto es una gran ventaja, cuando la seal proviene de un dispositivo
tal como un micrfono de condensador o un transductor piezo
elctrico, los cuales proporcionan corrientes insignificantes.Los
FET, bsicamente son de dos tipos:- El transistor de efecto de campo
de Juntura o JFET.- El transistor de efecto de campo con compuerta
aislada o IGFET, tambin conocido como semiconductor de xido de
metal, MOS, o simplemente MOSFET.El JFET
El JFET est constituido por una barra de silicio tipo N o canal
N, introducido en una barra o anillo de silicio tipo P tal como se
muestra en la Fig. ALos terminales del canal N son denominados
surtidor (SOURCE) y drenador (DRAIN). El anillo forma el tercer
terminal del JFET llamado compuerta (GATE).Inicialmente circula una
corriente por la compuerta, pero posteriormente la corriente
circula nicamente desde el surtidor al drenador sin cruzar la
juntura PN.
El control de esta corriente se efecta por medio de la aplicacin
de un voltaje de polarizacin inverso, aplicado entre la compuerta y
el surtidor (VGS), formando un campo elctrico el cual limita el
paso de la corriente a travs del canal N (Fig.B). Al aumentar el
voltaje inverso, aplicado a la compuerta, aumenta el campo
elctrico, y la corriente de Surtidor a drenador disminuye.Tambin se
construyen JFET con barra de silicio tipo P y anillos de silicio
tipo N, denominndose JFET canal P.El voltaje aplicado entre el
drenador y el Surtidor (VDS), no debe sobrepasar el voltaje de
ruptura (tpicamente 50V) porque destruira el dispositivo.Si se
aplica polarizacin directa a la compuerta, circular una alta
corriente por la compuerta que puede destruir el JFET si no est
limitada por una resistencia en serie con la compuerta.Polarizacin
del JFETAlgunas de las formas tpicas de polarizacin de un JFET son
las siguientes:- Polarizacin fija o de compuerta
- Auto polarizacin
- Polarizacin por divisor del voltaje
a) Polarizacin fija
Al igual que en el BJT, la malla de entrada es la que polariza
al JFET, en este caso la malla de compuerta. Cabe mencionar que
para este dispositivo la corriente de reposo es fijada por el
voltaje de compuerta
Anlisis:
El voltaje en la compuerta siempre ser negativo respecto al
terminal de Source en un JFET de canal N:
Anlisis en la malla de compuerta:
Ley de voltajes de Kirchoff en la malla de compuerta
Como se supone que la unin compuerta fuente este polarizada
inversamente, entonces significa que no existe corriente y por lo
tanto VRG=0
Esta ecuacin representa la recta de polarizacin
De la figura se observa la gran inestabilidad que puede
experimentar el punto de operacin para el caso de los posibles
cambios en los parmetros que puede presentar un FET
Este tipo de polarizacin es la forma menos recomendable de
polarizar un JFET ya que el punto de operacin (IDSQ, VDSQ) es
bastante inestable
Anlisis en la malla del drenador:
Por ley de voltaje de Kirchoff:
En trmino de la corriente de drenador:
Ecuacin de la recta de carga en CC
b) Auto polarizacin
LVK en malla de compuerta:
Esta es la ecuacin de la recta de polarizacin. Esta recta tiene
pendiente negativa y pasa por el origen, como se observa en la
figura:
La recta 1 representa una RS pequea y proporciona un elevado
valor de gm, ideal para una buena ganancia de corriente, la
desventaja es la inestabilidad debido a los cambios en los
parmetros del JFET
La recta 2 ofrece las mejores condiciones. En esta recta la RS
puede llamarse ptima ya que esta recta pasa por el centro de una de
las curvas de transconductancia
La recta 3 produce buena estabilidad del punto de operacin, pero
produce valores bajos de gm que se traducen en una baja ganancia de
corriente
Anlisis en la malla del drenador:
LVK en la malla de compuerta:
Esta es la ecuacin de la recta de carga en CC
c) Polarizacin por divisor de voltaje
Para simplificar el anlisis en la malla de compuerta
encontraremos el circuito equivalente de Thvenin para facilitar el
trabajo
LVK en la malla de compuerta:
Esta ecuacin representa la ecuacin de la recta de
polarizacin.
Es una recta con pendiente negativa y con la ordenada en el
origen a como se observa en la figura
De la figura puede observarse que este tipo de polarizacin es
mejor que las dos anteriores debido a que IDSQ es menor, sin
embargo para conseguir eso es necesario aplicar valores elevados de
VDD para que VGG sea lo ms grande posible y as el punto de operacin
sea estable
Anlisis en la malla del drenador
Esta es la ecuacin de la recta de carga
II. CIRCUITO EXPERIMENTAL
Trabajaremos con el siguiente circuito
Para esto debemos haber polarizado correctamente los dos
transistores
Una buena polarizacin se da cuando en el caso de un BJT el
voltaje entre colector y emisor es aproximadamente la mitad del
voltaje suministrado y el voltaje de RE es aproximadamente la dcima
parte del voltaje suministrado
En el caso de un JFET el voltaje entre drenador y surtidor
debera ser la mitad del voltaje suministrado y el voltaje de RS la
dcima parte del voltaje suministradoPara obtener estos valores
aproximados debemos encontrar las resistencias adecuadas
2N2222
R34.7k
R41k
RE150
RC500
VRE1.39V
VC E6.14V
IC8.84mA
2N3819
R16.8M
R23.3M
RD330
RS1.2K
VDS5.84V
VRD4.75V
ID3.97mA
Luego se trabajar con corriente alterna con el siguiente
circuito:
Los valores de los condensadores que se usarn sern los
siguientes:
Ci0.1 F
Cs10 F
Co11F
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