Transistor de Efeito de Campo (FET): Comparação e Características

Transistor de efeito de campo FET Field Effect Transistor Prof Jean Patrick Prigol M Eng Comparação FETs e TBJs Similaridades Amplificadores Dispositivos de deslocamento Circuitos para casamento de impedância Diferenças FETs são dispositivos controlados por tensão TBJs são dispositivos controlados por corrente FETs têm maior impedância de entrada TBJs têm ganho mais alto FETs são menos sensíveis a variações de temperatura e mais adequados para circuitos integrados FETs são geralmente mais estáticos que TBJs Tipos de FET JFET Junção FET MOSFET Transistores de efeito de campo metal óxidosemicondutor DMOSFET MOSFET tipo depleção EMOSFET MOSFET tipo intensificação Transistor JFET Transistor de efeito de campo de junção Construção do JFET Há dois tipos de JFETs de canal n de canal p O canal n é o mais amplamente usado dos dois JFETs têm três terminais O dreno D e a fonte S do inglês source são conectados pelo canal n A porta G do inglês gate é conectado por material do tipo p Características da operação JFET Há três condições básicas de operação para um JFET 1 VGS 0 V VDS aumentando para um valor positivo 2 VGS 0 V VDS em algum valor positivo 3 Resistor controlado por tensão Condição 1 𝑉𝐷𝑆 região de depleção aumenta Resistência do canal I𝐷 Condição 2 Pinchoff 𝑉𝐷𝑆 continua aumentando Ocorre o estrangulamento do canal Pinchoff 𝐼𝐷 IDSS Características do JFET VGS0V Características do JFET saturação Qualquer aumento adicional da VDS não produz nenhum aumento na ID No pinchoff a VDS recebe o nome de Vp A ID está em saturação ou em seu valor máximo e é referida como IDSS Características de operação do JFET Resistor controlado por tensão A região à esquerda do pinchoff é chamada de região ôhmica O JFET pode ser usado como um resistor variável no qual a VGS controla a resistência drenofonte rd À medida que a VGS se torna mais negativa a resistência rd aumenta 2 P GS o d V V 1 r r Símbolo e características de transferência JFET a relação entre VGS entrada e ID saída 2 V DSS 1 V D P GS I I Transistor MOSFET Transistor de efeito de campo de metal óxido semicondutor Características dos MOSFETs MOSFETs têm características similares às dos JFETs e características adicionais que fazem deles muito úteis Há dois tipos de MOSFETs Tipo depleção Tipo intensificação Construção do MOSFET tipo depleção O dreno D e a fonte S se conectam às regiões de tipo n Essas regiões estão conectadas pelo canal n Esse canal n está conectado à Porta G por uma fina camada isolante de dióxido de silício SiO2 Operação básica de um DMOSFET Uma MOSFET tipo depleção pode operar de dois modos Modo depleção Modo intensificação Operação DMOSFET Quando VGS 0 V ID IDSS Quando VGS 0 V ID IDSS VGS 0 V a corrente ID aumenta além da IDSS ID IDSS 2 V DSS 1 V D P GS I I Construção do MOSFET tipo intensificação O dreno D e a Fonte S se conectam às regiões de tipo n A Porta G se conecta ao substrato tipo p por uma fina camada isolante de dióxido de silício SiO2 Não há canal Operação básica de um EMOSFET O MOSFET tipo intensificação EMOSFET opera somente no modo intensificação VGS é sempre positiva À medida que a VGS aumenta a ID aumenta Operação EMOSFET onde VT a tensão limiar do EMOSFET 2 T GS D V k V I k uma constante pode ser determinada com a utilização de valores de um ponto específico e a fórmula T 2 GSON DON V V I k Para determinar a ID dada a VGS VDSsat pode ser calculada utilizandose T GS DSsat V V V Quadro resumo Exercício 01 Polarização Fixa Determine a 𝑉𝐺𝑆 b 𝐼𝐷 c 𝑉𝐷𝑆 d Está bem polarizado 𝑹𝑮 Sabese que 𝑅𝐷 2𝑘Ω 𝑅𝐺 1𝑀Ω 𝑉𝐺𝐺 2𝑉 𝑉𝐷𝐷 20𝑉 𝐼𝐷𝑆𝑆 10𝑚𝐴 𝑉𝑃 8𝑉 Exercício 02 Autopolarizado Determine a 𝑉𝐺𝑆 b 𝐼𝐷 c 𝑉𝐷𝑆 d 𝑉𝐺 𝑉𝐷 𝑉𝑆 e Está bem polarizado Sabese que 𝑅𝐷 33𝑘Ω 𝑅𝑆 1𝑘Ω 𝑅𝐺 1𝑀Ω 𝑉𝐷𝐷 20𝑉 𝐼𝐷𝑆𝑆 8𝑚𝐴 𝑉𝑃 6𝑉 Exercício 03 Divisor de tensão Determine a 𝑉𝐺𝑆 b 𝐼𝐷 c 𝑉𝐷𝑆 d Está bem polarizado Sabese que 𝑅𝐷 24𝑘Ω 𝑅𝑆 15𝑘Ω 𝑅1 21𝑀Ω 𝑅2 270kΩ 𝑉𝐷𝐷 16𝑉 𝐼𝐷𝑆𝑆 8𝑚𝐴 𝑉𝑃 4𝑉 Exercício 04 Realimentação de tensão Determine a 𝐼𝐷 b 𝑉𝐺𝑆 c 𝑉𝐷𝑆 d Está bem polarizado Sabese que 𝑅𝐷 2𝑘Ω 𝑅𝐺 10𝑀Ω 𝑉𝐷𝐷 12𝑉 𝐼𝐷𝑂𝑁 6𝑚𝐴 𝑉𝐺𝑆𝑂𝑁 8𝑉 𝑉𝑇 3𝑉 Exercício 05 Divisor de tensão Determine a 𝐼𝐷 b 𝑉𝐺𝑆 c 𝑉𝐷𝑆 d Está bem polarizado Sabese que 𝑅𝐷 3𝑘Ω 𝑅𝑆 082𝑘Ω 𝑅1 22𝑀Ω 𝑅2 18𝑀Ω 𝑉𝐷𝐷 40𝑉 𝐼𝐷𝑂𝑁 3𝑚𝐴 𝑉𝐺𝑆𝑂𝑁 10𝑉 𝑉𝑇 5𝑉 Referência BOYLESTAD Robert L NASHELSKY Louis Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos 11 ed São Paulo Pearson Education do Brasil 2013 xii 766 p ISBN 978856574212 GARCIA Gilvan Antônio Sistemas eletroeletrônicos dispositivos e aplicações São Paulo Erica 2014 1 recurso online ISBN 9788536520339 CIPELLI Antonio Marco V Teoria e desenvolvimento de projetos de circuitos eletrônicos 23 São Paulo Erica 2008 1 recurso online ISBN 9788536520438 jeanprigol jeanprigol jeanprigol Obrigado