Alvaro Charris - Informe 8 Transistores de Efecto de Campo JFET

UNI VERSI DAD DELA COST A

DEPARTAM ME ENTO DEI NGE GENI ERI AAPLI CADA ÁREADELABORATORI O DEELECTRONI CABASI CA

FACULTAD DE I NGE GENI ERÍ A

TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO JFET Presentado por: Alvaro Charris Garcia Resumen En la siguiente experiencia se dio a conocer el funcionamiento y comprobación del transistor JFE! el cual su operación activa es utili"ada como una fuente de corriente controlada por el volta#e$ %u funcionamiento se basa cuatros "onas &ue son! óhmica! saturación! corte y ruptura$ se logró graficar las caracter'sticas ideales del JFE$ JFE! (onas de operación! Caracter'sticas ideales! Puerta! )rena#e! Fuente$ Palabras claves: JFE!

1.

Introucc!"n

El transistor de efecto campo *Field+Effect ransistor! ransistor! en ingl,s- es un transistor &ue se basa en el campo el,ctrico para controlar la forma y! por lo tanto! la conductividad de un canal &ue transporta un solo tipo de portador de carga! hecho de un material semiconductor! por lo &ue tambi,n suele ser conocido como transistor unipolar$ Posee tres terminales! denominados puerta *gate-! drena#e *drain- y fuente *source-$ .a puerta es el terminal e&uivalente a la base del /J * /ipolar Junction ransistor-! de cuyo funcionamiento se diferencia! ya &ue en el FE! FE! el volta#e aplicado entre la puerta y la fuente controla la corriente &ue circula en el drena#e$ As' como los transistores bipolares se dividen en 0P0 y P0P! P0P! los FE son de los tipos Canal+0 y Canal+P! Canal+P! dependiendo del material del canal del dispositivo$ Podemos distinguir dos grandes tipos: •

•

Transistor de Efecto de Campo Metal Óxido - Semiconductor: MOSFET Tran Transi sist stor or de Efect Efectoo de Camp Campoo de Unión: JFET

Para el caso de los transistores JFE la relación entre las variables de entrada y salida es no lineal debido a la ecuación de %hoc1ley$ %hoc1ley$

#. Funamentos Te"r!cos #.1. Trans!stor. Trans!stor. El tran transi sist stor or es un disp dispos ositi itivo vo elec electró tróni nico co semiconductor de tres terminales! el cual puede emplearse como amplificador! oscilador y otros

fines! como en los tubos de vac'os$ El material base para la fabricació fabricación n de estos dispositivos dispositivos son los elementos semiconductores! como lo son el germanio y el silicio$

#.#. Trans!stor De E$ecto De Cam%o JFET. El JFE *Junction Field+Efecto Field+Efecto ransistor ransistor!! en espa2ol transistor de efecto de campo de #untura o unión- es un tipo de dispositivo electrónico de tres tres term termin inal ales es &ue &ue pued puedee ser ser usad usado o como como inte interr rrup upto torr elect electró róni nica came ment ntee cont contro rola lado do!! ampl amplif ific icad ador or o resi resist sten enci ciaa cont contro rola lada da por por volta#e$ A diferencia del transistor de unión bipolar el JFE! al ser un dispositivo controlado por un volta#e de entrada! no necesita de corriente de polari"ación$ .a carga el,ctrica fluye a trav,s de un canal semiconductor *de tipo 0 o P- &ue se halla entre el drena#e y la fuente$ Aplicando una tensión el,ctrica inversa al terminal de puerta! el cana canall se 3est 3estre rech cha3 a3 de modo modo &ue &ue ofre ofrece ce resistencia al paso de la corriente el,ctrica$ 4n JFE conduce entre los terminales ) y % cuando la tensión entre los terminales G y % *5G%- es igual a cero *región de saturación-! pero cuando esta esta tens tensió ión n aume aument ntaa en módu módulo lo y con con la polari polaridad dad adecua adecuada! da! la resist resistenc encia ia entre entre los terminales ) y % crece! entrando as' en la región óhmica! hasta determinado l'mite cuando de#a de conducir y entra en corte$ .a gr6fica de la tensión entre los terminales ) y % *5)%- en el e#e hori"ontal contra la corriente del terminal ) *7) *7) o corr corrie ient ntee de dren drena# a#ee- es una una curv curvaa caracter'stica y propia de cada JFE

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F!&ura 1. Estructura b's!ca b's!ca el JFET e canal canal n.

F!&ura (. Caracter/st!cas JFET #N,+,0

#.(. Dra!n )D*. Es el terminal por el &ue salen los portadores del dispositivo *los electrones en el JFE de canal n y los huecos en el de canal p-$

#.+. Source )S*. Es el terminal por el &ue entran los portadores$

#.,. -ate )-*. Es el terminal mediante &ue controla la corriente de portadores a trav,s del canal$

#.. S/mbolos. %e representan de la siguiente manera$

F!&ura (.1. Caracter/st!cas JFET #N,+,0

#.. Curvas Caracter/st!cas. Al representar la corriente 7 ) en función de las tensiones *5)% y 5G%-! aparecen las denominadas curvas caracter'sticas del transistor JFE$ JFE$

Símbolo electrónico

F!&ura +. Caracter/st!cas !eales e un JFET e canal n.

#.0. Caracter/st!cas el Trans!stor JFET #N,+,0. Para mayor información puedes visitar el siguiente enlace:






F!&ura . Para 2DS 4 2DSsat el JFET se com%orta como una $uente e corr!ente controlable con 2-S.

#.5. Res!stenc!a. %u principal función es dificultar el paso de la corr corrie ient ntee el,c el,ctr tric icaa dent dentro ro de un circ circui uito to electrónico$ %e le denomina resistencia el,ctrica a la igual igualda dad d de opos oposic ició ión n &ue &ue tien tienen en los los electrones al moverse a trav,s de un conductor$ .a unid unidaad de res resiste isten ncia cia en el %ist %isteema 7nternacional es el ohmio! &ue se representa con la letra griega omega *8-! en honor al f'sico ale alem6n m6n Geor eorg 9hm! 9hm! &uie &uien n desc descub ubri rió ó el principio &ue ahora lleva su nombre

F!&ura . C"!&o e Colores %ara res!stenc!as.

#.11. Potenc!"metro. 4n potenciómetro es un dispositivo conformado por  resist resistenc encias ias en serie serie!! las cuales cuales poseen poseen valores valores &ue pueden ser modificados$ modificados$ Existen Existen m;ltiples tipos de potenciómetros! variando su forma y el m,todo como modifican los valores de las resistencias$

F!&ura 0. Res!stenc!as F!&ura 5. Potenc!"metro. Potenc!"metro.

#.16. C"!&o e colores. El código de colores es usado para determinar f'sicamente el valor óhmico de una resistencia a trav,s de las bandas de colores! a esto debemos asociar la tolerancia cuyo valor porcentual! el cual determina el rango del valor óhmico de la resist resistenc encia$ ia$ Este Este rango rango var'a var'a entre entre un valor valor m'nimo y un valor m6ximo$

3.

Datos Datos obten obtenido idoss en en el el labo laborat ratori orio. o.

Para Para la real realia iaci cion on de esta esta expe experie rienc ncia ia se utiliaron los si!uentes materiales " e#uipos: • • • • • • • •

$esistencia de % &' ( ) $esistencia de % M' Potenciometro de *+ &' JFET ,*.*/ Proto0oard Fuente 1C de alimentacion Multimetro Caimanes " conectores2






los 4olta5es en cada uno de los terminales " la corrie corriente nte 612 Todo doss esto estoss dato datoss medi medido doss se pueden apreciar en la Ta0la Ta0la %2

2DS ID 2DS ID 2DS ID 2DS ID

<$ 5

<$= 5

<$=> 5

=$ mA

@$? mA @$>@ mA

D$?< mA

.6 2 <$@@ 5

., 2 <$@B 5

0., 2 <$D 5

D$D> mA

>$$@> mA

>$B mA

.6 2 <$>= 5

., 2 <$>B 5

5., 2 <$? 5

$= mA

$? mA $D mA

$>B mA

16.6 2 <$ 5

16., 2 <$B 5

11.6 2 ?$?< 5

11., 2 ?$D< 5

B$?? mA

B$D= mA B$B< mA

?<$< mA

0.6 2 <$D= 5 5.6 2 <$D 5

<$@< 5

Tabla 2. Datos medidos para la Figura 11.

8ue!o de5ando la fuente en %, 93 se coloca una fuen fuente te adic adicio iona nall entr entree el term termin inal al de la compuerta " tierra3 como se puede o0ser4ar en la Fi!ura %,2

Figura 10. Circuito JFET

Tabla 1. Datos medidos para el circuito de la Figura 10.

Con 0ase al circuito de la Fi!ura %+3 se le #uita la resistencia $ 7 " el potenciometro3 " estas se reem reempl pla aan an po porr un corco corcoci circ rcui uito to22 Como Como se puede o0ser4ar en la Fi!ura %%2 %%2

Figura 3. Circuito 3 .

En el anterior circuito se midieron los 4olta5es 97S " 91S3 de i!ual manera la corriente 6 12 Todos los datos medidos se pueden apreciar en la Ta0la 2 2DS 2-S ID

Figura 11. Circuito 2.

8a fuente 4aria0le se fue incrementando +2* 9 para realiar diferentes mediciones " asi o0tener los 4alores 6 1 " 91S2 Estos 4aloes se pueden apreciar en la Ta0la ,2 2

6.6 2 <5

6., 2 < <= 5

1.6 2 < <> 5

1., 2 < ?< 5

2DS 2-S ID 2DS 2-S ID 2DS

6.6 2 5 <5

6., 2 B$D< 5 +<$D 5

1.6 2 ? 5 +?$< 5

1., 2 ? 5 +?$D 5

?<$< mA

$D< $D< mA mA

<$? µA

<$? 5

#.6 2

#., 2

(.6 2

(., 2

? 5 +$< 5

? 5 +$D 5

? 5 +=$< 5

? 5 +=$D 5

<$? µA

<$? µA

<$? 5

<$? µA

+.6 2 ? 5 +@$< 5

+., 2 ? 5 +@$D 5

,.6 2 ? 5 +D$< 5

,., 2 ? 5 +D$D 5

<$? µA

<$? µA

<$? µA

<$? µA

.6 2 ? 5






datos se o0tu0ieron por medio de un pro!rama de simulacion Proteus2 4.

Análisis

A partir de la abla ?! se graficara 7 ) 5%$ 5G%$

5.

Conclusiones

El FE es un dispositivo activo &ue funciona como como una fuente fuente de corrie corriente nte contro controlad ladaa por volta#e$ /6sicamente el volta#e en la compuerta 5G%! controla la corriente 7 ) entre el )rain y la source$ Para el JFE! la ecuación &ue da cuenta del comportamiento es la ley de %hoc1ley! en la cual cual al corr corrie ient ntee 7)%%! llam llamad adaa corr corrie ient ntee de saturación ser la m6xima permitida! el volta#e 5p permite establecer el rango del volta#e 5 G% y delimita el corte del transistor$

Tabla 1. Datos medidos para el circuito de la Figura 10.

7!bl!o&ra$/a

/oylestad! $ 0ashels1y! .$ Electronica Electronica electronicos. 10 Edicion. Pearson

http:electronica$ugr$esHamroldandeyteca p<>$htm F!&ura 1(. -ra$!ca ID vs. 2-S

http:III$ecured$curansistordeefectocam po

F!&ura 1+. -ra$!ca ID vs. 2DS

http:III$transcampo$electronic$oficial$htm 9bservando la Figura ?=! se puede apreciar &ue la corriente 7 ) se hace m6s pe&ue2a a medida &ue aumenta la tensión negativa de 5 G%$ Al igual &ue los transistores /J! /J! los transistores JFE traba#an en @ "onas$ • • • •

;ona de Corte ;ona ó

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