CONTEÚDO DA AULA -...

25/05/2017

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

ELETRÔNICA 1 - ET74C

Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Aula 20 – TRANSISTOR DE EFEITO

DE CAMPO DE JUNÇÃO (JFET)

Curitiba, 26 de maio de 2017.

26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 2

CONTEÚDO DA AULA

1. CLASSIFICAÇÃO DOS TRANSISTORES

2. ESTRUTURA CRISTALINA

3. FUNCIONAMENT0

1. Tensão de constrição ou estrangulamento

2. Efeito devido à polarização no terminal de porta

4. CURVA CARACTERÍSTICA

1. Equação de Schokley

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1-Classificação dos Transistores

19 Abr 17 AT11- TJB - Introdução 3

TRANSISTORES

BIPOLARES(TJB)

NPN

PNP

UNIPOLARES

MOSFET

DEPLEÇÃO

CANAL N

CANAL P

ENRIQUECIMENTO

CANAL N

CANAL P

JFET

CANAL N

CANAL P

Transistor de junção bipolar

Transistor de junção

de efeito de campo

Transistor de metal

óxido semicondutor

de efeito de campo

Boylestad cap 5

Sedra cap 5

O mecanismo de controle do dispositivo é baseado na variação do campo elétrico estabelecido pela tensão aplicada no terminal de controle, no caso o terminal de porta (gate).

2-Estrutura cristalina canal N


+ +

Fortemente

dopado

DRENO (DRAIN)

FONTE (SOURCE)

PORTA (GATE)

-Fracamente dopado

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2-Diferença entre JFET e MOSFET


Transistor de efeito de campo de

junção (Junction Field Effect Transistor )

FET de metal óxido semicondutor

(Metal Oxide Semiconductor FET )

Sím

bo

loEst

rutu

ra c

rist

alin

a

2-Características elétricas


1-Dreno (Drain) terminal no qual os portadores majoritários saem. A

corrente no sentido convencional que entra é designada por ID. A tensão

entre dreno e fonte é denominada por VDS e é positiva se o potencial em D

é mais positivo que S. VDS é também denominada por VDD.

12-Porta (Gate) Em ambos os lados do canal

N, (no caso do JFET canal N), são dispostas

duas regiões fortemente dopadas por

impurezas aceitadoras.

Essa área caracteriza a região da Porta (Gate).

Aplica-se uma tensão VGS = -VGG para polarizar

reversamente a junção PN entre as regiões de

porta e fonte.2

3-Fonte (Source) terminal em que a corrente

devida aos portadores majoritários penetra no canal.

Designada por IS (corrente de fonte).3

FET CANAL N

ID

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3-Funcionamento


+ +

Fracamente

dopado

Fortemente

dopado

3- Formação da camada de depleção

26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 8S

-- -

--

+++ ++

+++

+

+++

+

++

+++ +

+ +

++

++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

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G

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D

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+ +++

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+++ +

+ +

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++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

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-

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-

G

-- -

-

-

D

S

Como a região da porta é mais fortemente dopada a camada depleção adentra menos, enquanto que no

canal o efeito é o inverso!!

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3-Camada depleção sem polarização


S

- --

+++ ++

+++

+

+ +++

+

++

+++ +

+ +

++

++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

- --

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G

-- -

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-

S

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+ +++ +

++ +

+

++++

+

++

++ ++

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+

+++ ++ +++

++ ++

++++

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G

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D

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-

-

3-Aumento da camada depleção devido a VDD


S

-

+++ ++

+++

+

+ +++

+

++

+++ +

+ +

++

++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

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G

-- -

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-

S

+ +++ +

++ +

+

++++

+

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++ ++

++

++

++

++

++

+++

+

+++ ++ +++

++ ++

++++

+++

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G

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D

VDD

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-

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-

-

--

VGS = 0V

Polarização reversa

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3-Geometria da camada de depleção devido a VDD


A tensão reversa (VDD) cria um par de

regiões de desprovidas de portadores,

formando um canal.

Como o canal é mais levemente

dopado, as regiões de depleção

penetram mais profundamente no canal

N do que no material tipo P da porta.

3- Primeiro ↑ da camada depleção devido ao ↑VDD1


S

-

+++ ++

+++

+

+ +++

+

++

+++ +

+ +

++

++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

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G

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-

-

S

+ +++ +

++ +

+

++++

+

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++ ++

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++

++

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+

+++ ++ +++

++ ++

++++

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-

G

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-

D

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--

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VDD1

--

-

-

VGS = 0V

ID1

VDS =

VDD1

VDS =

VDD1

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3-Segundo ↑ da camada depleção devido ao ↑VDD2


S

-

+++ ++

+++

+

+ +++

+

++

+++ +

+ +

++

++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

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G

-- -

-

-

S

+ +++ +

++ +

+

++++

+

++

++ ++

++

++

++

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+

+++ ++ +++

++ ++

++++

+++

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-

G

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-

D

--

--

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-

---

-

-

VDD2

--

-

-

VGS = 0V

ID2

ID2

ID2

VDS =

VDD2

VDS =

VDD2

3-Efeito do aumento de VDS acima de Vpinchoff (Vp)


S

-

+++ ++

+++

+

+ +++

+

++

+++ +

+ +

++

++

++

++

+ ++

+

++ ++++ ++

+++ +

+ +++

+ ++++ +

--

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-

G

--

-

-

S

+ +++ +

++ +

+

++++

+

++

++ ++

++

++

++

++

++

+++

+

+++ ++ +++

++ ++

++++

+++

+++

--

--

-

G

---

-

D

--

--

-

-

-- -

-

-

----

-

VDD>

VP

--

-

-

VGS = 0V

IDSS

IDSS

IDSS

VDS > VP VDS = VP

IDSS

IDSS

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-

3.1-Tensão de constrição ou estrangulamento (pinch-off) - Vp

A condição de operação do FET em que ainda há circulação da corrente de dreno

(ID) através do estreito canal que se formou pelo aumento de VDS quando VGS=0,

define a tensão de constrição ou estrangulamento ou de pinch-off.

IDSS drain to source current with the gate shorted


-

A tensão Vp é o valor que VDS atinge quando circula uma corrente de elevada

densidade através do canal muito estreito.

O termo “pinch-off” é inadequado, pois sugere que a corrente cai a zero, o que

não é verdade.

O que de fato acontece é que ID se mantém no nível de saturação, definido pelo

valor de IDSS através do canal muito estreito, no qual circula uma corrente de elevada

densidade.

O fato de ID não se tornar nula e manter-se no nível de saturação, resulta devido

ao fenômeno de que se a corrente de dreno-source zerar, irá cessar o efeito da

formação da camada de depleção resultante da polarização reversa ao longo da

junção PN.

-

A medida que a tensão VDS tende a aumentar,

além do nível de Vp, a região de confronto entre

as duas regiões de depleção aumenta ao longo

da parte inferior do canal, sendo que o nível de

ID permanece essencialmente o mesmo. -

VDD=VDS

3.1-Tensão de constrição ou estrangulamento (pinch-off) - Vp

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3.2-Efeito devido polarização direta do terminal de porta

Se VGG = VGS polarizar diretamente a região de porta?

i. Irá circular corrente entre o terminal de dreno e porta, porém não é esta a

operação desejada, pois pretende-se controlar a camada de depleção.

ii. Outra questão é que a área pela qual circula a corrente é reduzida, podendo

causar aumento excessivo da temperatura e destruição do componente.


3.2-Efeito devido polarização reversa do terminal de porta

Se VGG = VGS polarizar reversamente a região de porta?

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3.2-Efeito devido ao aumento da polarização reversa do terminal de porta

Se VGG = VGS polarizar reversamente a região de porta?

VGS≥VP corte ID=0

4-Curva característica de saída


1ª) VDD >0 e VGS (-VGG)=0

2ª) VGS = -VGG >= VP: Corte

3ª) |VP|≥ |VGG| ≥ 0

Família de curva característica de saída

ID = f(VDS)@VGS

Resumo das condições de operação

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4-Curva característica de saída


Família de curva característica de saída:

ID = f(VDS)@VGS

Curva de

Transferência

4-Curva de transferência


Família de curva característica de saída:

ID = f(VDS)@VGS

2

1

P

GSDSSD

V

VII

Variável de

controle

Variável de

saída

Constantes

datasheet

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Exercício 11 Boylestad p.175


2

1

P

GSDSSD

V

VII

a) ID= 9mA

b) ID= 1,653mA

d) ID=

0

c) ID= 0

2ª) VGS = -VGG >= VP: Corte

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