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Laboratorio Electrónica I: Transistores De Efecto De Campo D i eg o Fe F er nando nando Varg Var g as Sosa 201420070 20142007087 87
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INTRODUCCION Los transistores de efecto de campo Se tratan de transistores unipolares, es decir, que solo trabajan con un tipo de portadores, al contrario de los transistores estudiados hasta ahora, los cuales trabajaban con dos tipos de d e portadores, portador es, electrones electro nes y huecos. Estos E stos transistores se le llaman de efecto de campo porque el control de la corriente se ejerce mediante la influencia de un campo eléctrico exterior.
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA (IDSS, VGS (OFF))
Para determinar la Idss, arme el circuito de la fig. 1, y coloque una resistencia Rd que garantice estar en la zona de saturación (Vds>|Vgs(off)|).
Estos transistores son de dos tipos:- FET o JFET (Junction Field Effect Transistor). MOST O MOSFET Oxide Semiconductorñ Transistor o Insulated Gate Field Effect Transistor).
I.
OBJETIVOS
El práctico tiene como objetivo presentar al alumno un nuevo dispositivo, familiarizarlo con sus características y resaltar sus ventajas y desventajas frente a los transistores bipolares. bipolares.
Estudiar en forma experimental el transistor de efecto de campo (FET), su funcionamiento, configuraciones y limitaciones.
Simulación
II.
ELEMENTOS
Transistor 1 capacitor 2N 5457
Resistencias varias según lo calculado
III.
DESARROLLO
2
Cálculos
Cálculos Aplicamos la siguiente fórmula para encontrar Vgs
Aplicamos las LKV a la malla para determinar Idss dando como resultado 1,1 KΩ I1 + 768,77 I1= 9v 1.868 KΩ I1=9v
Idss=
9
VGS= (8.85 mA ) (1,1 KΩ I 1) VGS=9.734 v
1.868 K Ω
Idss=4.806 mA
Para determinar Vgs(off), arme el circuito de la fig. 2 y varíe Vgs hasta obtener Id = 0.
CIRCUITO AUTOPOLARIZADO POR FUENTE 1.1. Diseñe un amplificador autopolarizado por fuente como el que se aprecia en la fig. 3. Las especificaciones son las siguientes: - Tensión de alimentación Vdd = 15 Volts. - Idq = 0.75 [mA] - Vdsq = 6 [V]
Simulaciones
1.2. Construya el circuito utilizando resistencias de valores comerciales y recalcule el punto de polarización. Luego mida experimentalmente los valores del punto de reposo. 1.3. Mida las variaciones de Id y Vds al variar Vcc en ±20%.
3
1.4. Mida las variaciones de Id y Vds al variar la temperatura de operación del circuito. (Se calienta la capsula del transistor con el soldador y luego se efectúan las medidas). Ponga atención en no dañar la punta del osciloscopio con el soldador. 1.5. Observe la variación de Idq y Vdsq al sustituir el transistor por otro del mismo tipo. (Para observar efectivamente las ventajas se elegirán dos transistores de efecto de campo cuyas curvas sean lo mas dispares posible (eventualmente se intercambiarán transistores entre las comisiones)). 1.6. Determine, para una señal de entrada de 1KHz:
Ganancia de Tensión
Impedancia de Entrada
Impedancia de Salida
Cálculos Para determinar Id Aplicamos las LKV a la malla dando como resultado 1,1 KΩ I1 + 1,3KΩ I1= 15v 14.6KΩ I1=15v
Simulaciones
Idss=
15
14.6K Ω
Idss=1.025 mA Para determinar Vds Aplicamos la ley de ohm dando como resultado V= Idss Rd V= (1.025 mA)( 1,1 KΩ) V= 1.10 v Cuando variamos Vcc en +20%. Los resultados que tenemos son los siguientes
Simulación al variar Vcc en ±20%.
Para determinar Id Aplicamos las LKV a la malla dando como resultado 1,1 KΩ I1 + 1,3KΩ I1= 18v 17.4KΩ I1=18v
Idss=
18
17.4K Ω
Idss=1.034 mA Para determinar Vds Aplicamos la ley de ohm dando como resultado V= Idss Rd
4
V= (1.034 mA)( 1,1 KΩ) V= 1.09 v
Cuando variamos Vcc en -20%. Los resultados que tenemos son los siguientes
2.2. Repita los incisos 2 al 6 realizados para el transistor con polarización fija.
Simulaciones
Para determinar Id Aplicamos las LKV a la malla dando como resultado 1,1 KΩ I1 + 1,3KΩ I1= 12v
11.8KΩ I1=12v Idss=
12
11.8K Ω
Idss=1.014 mA Para determinar Vds Aplicamos la ley de ohm dando como resultado
Simulación al variar Vcc en ±20%.
V= Idss Rd V= (1.014 mA)( 1,1 KΩ)
V= 1.114 v
CIRCUITO DE POLARIZACIÓN FIJA 2.1. Diseñe un amplificador autopolarizado con resistencia de emisor desacoplada como el que se aprecia en la fig. 4. Las especificaciones son las siguientes: Tensión de alimentación Vdd = 15 Volts. - Icq = 0.75 [mA] – Vdsq = 6 [V] - DIq = 0.25 [mA]
Cálculos VG = (R2.VDD)/(R1 +R2)
5 VG = (1.3K x 15V)/(1K +1.3K)
Podemos llegar a la conclusión de que con los FETs se puede lograr un buen amplificador debido a la estabilidad que proveen y debido a esto la aplicación de estos componentes es cada vez mayor en la electrónica. Y que con los cálculos adecuados se puede llegar a obtener la ganancia deseada para las diferentes aplicaciones que pudiésemos llegar a ocupar .
La relacion entre la corriente de drenaje y el voltaje de la compuerta a la fuente de un JFET es no lineal definida por la ecuacion de Shockley. A medida que el nivel de la corriente se aproxima a IDSS, la sensibilidad de ID a cambio de VGS se incrementa significativamente.
El JFET puede ser utilizado como un resistor controlador por voltaje por su sensibilidad unica a la temperatura unica a la impedancia del drenaje a la fuente al voltaje de la compuerta a la fase.
El producto del voltaje del drenaje a la fuente por la corriente de drenaje determina las condiciones maximas de operacion.
VG =8.4 v Sabemos que VGS = VG – ID.RS VGS = 8.4 V – ID(1.2K) Cuando ID = 0 mA, entonces VGS = +8.4V Cuando VGS = 0 V entones ID = 7 mA Estos dos datos nos permiten graficar y mediante la superposición de gráficas se obtienen los siguientes datos: IDQ = 2.1 mA VGSQ = - 0.7 V Tenemos además que ID = IS
VDS = 15V – (ID) (RD+ RS) VDS = 15V – (2.1 mA) (1.1k+1.2 k) VDS = 10.7 V VD = 15V – (2.1 mA) (1.2k) VD = 6.13 V VG = 8.4V
IV.
CONCLUSIONES
La corriente maxima para cualquier JFET se designa IDSS y ocurre cuando VGS=0
La corriente minima para un JFET ocurre en el momento en que se da el estrangulamiento definido por VGS=VP.
