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Junction Field-Effect Transistor (JFET) Prof. Carlos Fernando Teod´ osio Soares UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLIT ´ ECNICA Departamento de Engenharia Eletrˆ onica e de Computa¸ c˜ao Eletrˆ onica II Prof. Carlos Teod´ osio 1/20

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET)

    Prof. Carlos Fernando Teodósio Soares

    UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

    ESCOLA POLITÉCNICA

    Departamento de Engenharia Eletrônica e de Computação

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 1/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Construção e Operação F́ısica

    Efeito de Campo Elétrico em uma Junção PN

    Em uma junção PN reversamente polarizada, o campo elétrico produzido pela fontede tensão é capaz de modificar a largura da região de depleção:

    E EV

    VR

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 2/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Construção e Operação F́ısica

    Efeito de Campo Elétrico em uma Junção PN

    Em uma junção PN reversamente polarizada, o campo elétrico produzido pela fontede tensão é capaz de modificar a largura da região de depleção:

    E EV

    VR

    IS

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 2/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Construção e Operação F́ısica

    Construção F́ısica do JFET

    JFET de Canal N

    D

    S

    G

    JFET de Canal P

    D

    S

    G

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    Construção F́ısica do JFET

    JFET de Canal N

    D

    S

    G

    JFET de Canal P

    D

    S

    G

    Terminais do JFET

    G → Gate (Porta)D → Drain (Dreno)S → Source (Fonte)

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    Construção F́ısica do JFET

    JFET de Canal N

    D

    S

    G

    D

    S

    G

    JFET de Canal P

    D

    S

    G

    D

    S

    G

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Construção e Operação F́ısica

    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    ID

    VDS

    Em um JFET as junções PN devem estar sempre despolarizadas ou polarizadasreversamente.

    Se uma tensão VDS for aplicada entre os terminais de dreno (D) e fonte (S) dodispositivo, haverá condução de corrente elétrica?

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Construção e Operação F́ısica

    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    ID

    0

    ID

    VDS

    O semicondutor tipo N forma um canal para a condução de corrente elétricaentre os terminais de dreno (D) e fonte (S).

    Neste modo, o JFET funcionará como um resistor, cuja resistência é igual à docanal N. Isso faz com que a relação entre ID e VDS seja aproximadamente linearpara pequenos valores de VDS .

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Ao aplicar uma tensão VGS < 0, polarizando as junções PN reversamente,observaremos um aumento na largura da região de depleção e,consequentemente, um estreitamento do canal de condução.

    Com o estreitamento do canal, a resistência elétrica apresentada pelo JFET iráaumentar, modificando a curva caracteŕıstica ID ×VDS .

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Dessa forma, o JFET funcionará como um resistor controlado pela tensãoVGS < 0, onde a resistência elétrica do dispositivo será tão maior quanto maisnegativa for a tensão VGS .

    Como as junções PN estão reversamente polarizadas, a corrente de porta (gate)será aproximadamente nula (exceto pelas correntes de fuga).

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    0 ID

    VDS

    Se a tensão VGS atingir o valor limite VP < 0, a região de depleção será tãolarga que o canal de condução de corrente entre dreno (D) e fonte (S) serátotalmente estrangulado, fazendo com que ID = 0 e a resistência do JFET sejainfinita (circuito aberto).

    A tensão VP < 0 é denominada tensão de pinch-off, e o JFET funcionará comoum circuito aberto para tensões VGS ≤ VP < 0.

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Para garantir que o JFET apresente uma corrente de dreno ID 6= 0, deveremosmanter VP < VGS < 0.

    A partir de agora, vamos manter a tensão VGS fixa e vamos variar a tensão VDSpara verificar a sua influência na operação f́ısica do JFET.

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Com uma tensão VDS > 0, teremos que VGD < VGS < 0. Assim, a região dedepleção será mais larga nas proximidades do dreno (D) do que nasproximidades da fonte (S).

    Com o aumento de VDS , o canal sofrerá um estreitamento nas proximidades dodreno, aumentando progressivamente a resistência do canal. Assim, a derivadadas curvas ID ×VDS (condutância) irá diminuir com o aumento de VDS .

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Quando a tensão VDS for elevada o suficiente para fazer com que VGD ≤ VP < 0,o canal será estrangulado apenas nas proximidades do dreno (D).

    Nessa situação, o campo elétrico na pequena região onde o canal estáestrangulado irá superar o campo elétrico da região de depleção. Esse campoelétrico impulsiona os elétrons do canal através da região estrangulada,mantendo a corrente ID saturada em um valor limite.

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    Operação F́ısica do JFET de Canal N

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    A tensão VDS a partir da qual a corrente ID satura é dada por:

    VGD ≤ VP ∴ VG −VD ≤ VPVG −VS − (VD −VS ) ≤ VP ∴ VGS −VDS ≤ VP

    VDS ≥ VGS −VP

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modos de Operação do JFET

    De acordo com a operação f́ısica do JFET, identificamos três modos de operação:

    Modo de Corte

    Quando temos VGS ≤ VP < 0, o canal estará completamente estrangulado e teremosID = 0 independentemente da tensão VDS . Nesse modo de operação, o JFET operacomo um circuito aberto.

    Modo de Triodo

    Quando temos VP < VGS < 0, o canal estará aberto e teremos ID 6= 0. Nesse modode operação, o JFET opera como um resistor controlado pela tensão VGS , assimcomo as antigas válvulas triodo. Para isso acontecer, devemos ter VDS < VGS −VPpara que o canal não esteja estrangulado nas proximidades do dreno.

    Modo de Saturação

    Nesse modo de operação, também teremos VP < VGS < 0, para que o canal estejaaberto e ID 6= 0. Entretanto, nesse modo de operação, a corrente ID estará saturadaem um valor limite em virtude do estrangulamento do canal nas proximidades doterminal de dreno. Para isso acontecer, deveremos ter VDS ≥ VGS −VP .

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modos de Operação do JFET

    De acordo com a operação f́ısica do JFET, identificamos três modos de operação:

    Modo de Corte

    Quando temos VGS ≤ VP < 0, o canal estará completamente estrangulado e teremosID = 0 independentemente da tensão VDS . Nesse modo de operação, o JFET operacomo um circuito aberto.

    Modo de Triodo

    Quando temos VP < VGS < 0, o canal estará aberto e teremos ID 6= 0. Nesse modode operação, o JFET opera como um resistor controlado pela tensão VGS , assimcomo as antigas válvulas triodo. Para isso acontecer, devemos ter VDS < VGS −VPpara que o canal não esteja estrangulado nas proximidades do dreno.

    Modo de Saturação

    Nesse modo de operação, também teremos VP < VGS < 0, para que o canal estejaaberto e ID 6= 0. Entretanto, nesse modo de operação, a corrente ID estará saturadaem um valor limite em virtude do estrangulamento do canal nas proximidades doterminal de dreno. Para isso acontecer, deveremos ter VDS ≥ VGS −VP .

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 5/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modos de Operação do JFET

    De acordo com a operação f́ısica do JFET, identificamos três modos de operação:

    Modo de Corte

    Quando temos VGS ≤ VP < 0, o canal estará completamente estrangulado e teremosID = 0 independentemente da tensão VDS . Nesse modo de operação, o JFET operacomo um circuito aberto.

    Modo de Triodo

    Quando temos VP < VGS < 0, o canal estará aberto e teremos ID 6= 0. Nesse modode operação, o JFET opera como um resistor controlado pela tensão VGS , assimcomo as antigas válvulas triodo. Para isso acontecer, devemos ter VDS < VGS −VPpara que o canal não esteja estrangulado nas proximidades do dreno.

    Modo de Saturação

    Nesse modo de operação, também teremos VP < VGS < 0, para que o canal estejaaberto e ID 6= 0. Entretanto, nesse modo de operação, a corrente ID estará saturadaem um valor limite em virtude do estrangulamento do canal nas proximidades doterminal de dreno. Para isso acontecer, deveremos ter VDS ≥ VGS −VP .

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modos de Operação do JFET

    De acordo com a operação f́ısica do JFET, identificamos três modos de operação:

    Modo de Corte

    Quando temos VGS ≤ VP < 0, o canal estará completamente estrangulado e teremosID = 0 independentemente da tensão VDS . Nesse modo de operação, o JFET operacomo um circuito aberto.

    Modo de Triodo

    Quando temos VP < VGS < 0, o canal estará aberto e teremos ID 6= 0. Nesse modode operação, o JFET opera como um resistor controlado pela tensão VGS , assimcomo as antigas válvulas triodo. Para isso acontecer, devemos ter VDS < VGS −VPpara que o canal não esteja estrangulado nas proximidades do dreno.

    Modo de Saturação

    Nesse modo de operação, também teremos VP < VGS < 0, para que o canal estejaaberto e ID 6= 0. Entretanto, nesse modo de operação, a corrente ID estará saturadaem um valor limite em virtude do estrangulamento do canal nas proximidades doterminal de dreno. Para isso acontecer, deveremos ter VDS ≥ VGS −VP .

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    Modo de Corte

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    0 ID

    VDS

    Condição de Operação e Modelo Matemático

    VGS ≤ VP < 0

    Como o canal se encontra completamente estrangulado, teremos:

    ID = 0,

    independentemente da tensão VDS .

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    Modo de Triodo

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Condições de Operação {VP < VGS < 0

    VDS < VGS −VP

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    Modo de Triodo

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Modelo Matemático

    No modo de triodo, a corrente de dreno será dada por:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    onde IDSS (Drain to Source Saturation Current) é um parâmetro do JFET.

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    Modo de Saturação

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Condições de Operação {VP < VGS < 0

    VDS ≥ VGS −VP

    Com o estrangulamento do canal nas proximidades do terminal de dreno, a correnteID satura no valor limite atingido no ponto onde o JFET muda de operação do modode triodo para o modo de saturação.

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modo de Saturação

    O valor de saturação da corrente ID é atingido quando o JFET, operando no modode triodo, atinge o limiar VDS = VGS −VP .

    Assim, substituindo esse valor de VDS em:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    Obteremos:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    VP −VGSVP

    )−(

    VGS −VPVP

    )2]

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    1− VGSVP

    )−(

    1− VGSVP

    )2]

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

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    Modo de Saturação

    O valor de saturação da corrente ID é atingido quando o JFET, operando no modode triodo, atinge o limiar VDS = VGS −VP .Assim, substituindo esse valor de VDS em:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    Obteremos:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    VP −VGSVP

    )−(

    VGS −VPVP

    )2]

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    1− VGSVP

    )−(

    1− VGSVP

    )2]

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

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    Modo de Saturação

    O valor de saturação da corrente ID é atingido quando o JFET, operando no modode triodo, atinge o limiar VDS = VGS −VP .Assim, substituindo esse valor de VDS em:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    Obteremos:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    VP −VGSVP

    )−(

    VGS −VPVP

    )2]

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    1− VGSVP

    )−(

    1− VGSVP

    )2]

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modo de Saturação

    O valor de saturação da corrente ID é atingido quando o JFET, operando no modode triodo, atinge o limiar VDS = VGS −VP .Assim, substituindo esse valor de VDS em:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    Obteremos:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    VP −VGSVP

    )−(

    VGS −VPVP

    )2]

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    1− VGSVP

    )−(

    1− VGSVP

    )2]

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modo de Saturação

    O valor de saturação da corrente ID é atingido quando o JFET, operando no modode triodo, atinge o limiar VDS = VGS −VP .Assim, substituindo esse valor de VDS em:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    Obteremos:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    VP −VGSVP

    )−(

    VGS −VPVP

    )2]

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(

    1− VGSVP

    )−(

    1− VGSVP

    )2]

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 9/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modo de Saturação

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    ID ID

    VDS

    Modelo Matemático

    No modo de saturação, a corrente de dreno será dada por:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 10/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Modo de Saturação

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VGS

    IDSS

    VP

    Modelo Matemático

    No modo de saturação, a corrente de dreno será dada por:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 10/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Curvas Caracteŕısticas do JFET

    A transição entre o modo de triodo e omodo de saturação acontece quandoVDS = VGS −VP . Nessa situação, acorrente ID satura em:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    ID

    VDS

    Assim, substituindo VGS = VDS + VP na equação da corrente de saturação ID ,obteremos a curva que define a fronteira entre os modos de triodo e de saturação nográfico ID ×VDS :

    ID = IDSS ·(

    1− VDS + VPVP

    )2

    ID = IDSS ·(

    VDSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 11/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Curvas Caracteŕısticas do JFET

    A transição entre o modo de triodo e omodo de saturação acontece quandoVDS = VGS −VP . Nessa situação, acorrente ID satura em:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    ID

    VDS

    Assim, substituindo VGS = VDS + VP na equação da corrente de saturação ID ,obteremos a curva que define a fronteira entre os modos de triodo e de saturação nográfico ID ×VDS :

    ID = IDSS ·(

    1− VDS + VPVP

    )2

    ID = IDSS ·(

    VDSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 11/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Curvas Caracteŕısticas do JFET

    A transição entre o modo de triodo e omodo de saturação acontece quandoVDS = VGS −VP . Nessa situação, acorrente ID satura em:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    ID

    VDS

    Assim, substituindo VGS = VDS + VP na equação da corrente de saturação ID ,obteremos a curva que define a fronteira entre os modos de triodo e de saturação nográfico ID ×VDS :

    ID = IDSS ·(

    1− VDS + VPVP

    )2

    ID = IDSS ·(

    VDSVP

    )2Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 11/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Curvas Caracteŕısticas do JFET

    A transição entre o modo de triodo e omodo de saturação acontece quandoVDS = VGS −VP . Nessa situação, acorrente ID satura em:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    ID

    VDS

    Assim, substituindo VGS = VDS + VP na equação da corrente de saturação ID ,obteremos a curva que define a fronteira entre os modos de triodo e de saturação nográfico ID ×VDS :

    ID = IDSS ·(

    1− VDS + VPVP

    )2

    ID = IDSS ·(

    VDSVP

    )2Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 11/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Efeito Early no JFET

    No modo de saturação, a corrente ID apresenta uma dependência com relação àtensão VDS . Isso acontece porque o campo elétrico que impulsiona os elétrons docanal através da região estrangulada depende da tensão VDS :

    VDS

    VDS

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  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Efeito Early no JFET

    Assim, com o aumento da tensão VDS , ocorre um ligeiro aumento na corrente ID :

    ID

    VDS

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 13/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Efeito Early no JFET

    Assim, com o aumento da tensão VDS , ocorre um ligeiro aumento na corrente ID :

    ID

    VDSVA

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 13/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Efeito Early no JFET

    Assim, com o aumento da tensão VDS , ocorre um ligeiro aumento na corrente ID :

    ID

    VDSVA

    Para incluir o Efeito Early no modelo do JFET no modo de saturação, altera-se aequação da corrente de dreno ID :

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 13/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Modos de Operação do JFET

    Efeito Early no JFET

    Assim, com o aumento da tensão VDS , ocorre um ligeiro aumento na corrente ID :

    ID

    VDSVA

    Para incluir o Efeito Early no modelo do JFET no modo de saturação, altera-se aequação da corrente de dreno ID :

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2· (1 + λ ·VDS )

    onde o fator λ = 1VA

    .

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 13/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Operação F́ısica do JFET de Canal P

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Em um JFET as junções PN devem estar sempre despolarizadas ou polarizadasreversamente. Portanto, em um JFET de canal P deveremos ter VGS ≥ 0.O semicondutor tipo P forma um canal para a condução de corrente elétricaentre os terminais de dreno (D) e fonte (S). O terminal de fonte é definido comosendo o ponto de partida dos portadores majoritários de carga (buracos), queserão “drenados” pelo terminal de dreno. Por essa razão, no JFET de canal Pteremos VDS ≤ 0.

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 14/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Operação F́ısica do JFET de Canal P

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Neste modo, o JFET funcionará como um resistor, cuja resistência é igual à docanal P. Isso faz com que a relação entre ID e VDS seja aproximadamente linearpara pequenos valores de VDS .

    Ao aplicar uma tensão VGS < 0, polarizando as junções PN reversamente,observaremos um estreitamento do canal de condução e, consequentemente, umaumento na resistência elétrica apresentada pelo JFET, modificando a curvacaracteŕıstica ID ×VDS .

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 14/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Operação F́ısica do JFET de Canal P

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    0 ID

    VDS

    Se a tensão VGS atingir o valor limite VP > 0, a região de depleção será tãolarga, que o canal de condução de corrente entre dreno (D) e fonte (S) serátotalmente estrangulado, fazendo com que ID = 0 e a resistência do JFET sejainfinita (circuito aberto).

    A tensão VP > 0 é denominada tensão de pinch-off, e o JFET funcionará comoum circuito aberto para tensões VGS ≥ VP .

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 14/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Operação F́ısica do JFET de Canal P

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Com uma tensão VDS < 0, teremos que 0 < VGS < VGD . Assim, a região dedepleção será mais larga nas proximidades do dreno (D) do que nasproximidades da fonte (S).

    Com o aumento de |VDS |, o canal sofrerá um estreitamento nas proximidades dodreno, aumentando progressivamente a resistência do canal. Assim, a derivadadas curvas ID ×VDS (condutância) irá diminuir com o aumento de |VDS |.

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 14/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Operação F́ısica do JFET de Canal P

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Quando a tensão |VDS | for elevada o suficiente para fazer com que VGD ≥ VP , ocanal será estrangulado apenas nas proximidades do dreno (D).

    Nessa situação, o campo elétrico na pequena região onde o canal estáestrangulado irá superar o campo elétrico da região de depleção. Esse campoelétrico impulsiona os elétrons do canal através da região estrangulada,mantendo a corrente ID saturada em um valor limite.

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 14/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Operação F́ısica do JFET de Canal P

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    A tensão VDS a partir da qual a corrente ID satura é dada por:

    VGD ≥ VP ∴ VG −VD ≥ VPVG −VS − (VD −VS ) ≥ VP ∴ VGS −VDS ≥ VP

    VDS ≤ VGS −VP

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 14/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Modo de Corte

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    0 ID

    VDS

    Condição de Operação e Modelo Matemático

    0 < VP ≤ VGSComo o canal se encontra completamente estrangulado, teremos:

    ID = 0,

    independentemente da tensão VDS .

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 15/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Modo de Triodo

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Condições de Operação {0 < VGS < VP

    VDS > VGS −VP

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 16/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Modo de Triodo

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Modelo Matemático

    No modo de triodo, a corrente de dreno será dada por:

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    onde IDSS (Drain to Source Saturation Current) é um parâmetro do JFET.

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 16/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Modo de Saturação

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Condições de Operação {0 < VGS < VP

    VDS ≤ VGS −VP

    Com o estrangulamento do canal nas proximidades do terminal de dreno, a correnteID satura no valor limite atingido no ponto onde o JFET muda de operação do modode triodo para o modo de saturação.

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 17/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) O JFET de Canal P

    Modo de Saturação

    D

    S

    G

    VDS

    VGS

    IDID

    VDS

    Modelo Matemático

    No modo de saturação, a corrente de dreno será dada por:

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 17/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Resumo JFET

    Resumo - Modo de Corte

    JFET de Canal N

    D

    S

    G

    {VGS ≤ VP < 0∀VDS > 0

    JFET de Canal P

    D

    S

    G

    {0 < VP ≤ VGS∀VDS < 0

    Corrente de Dreno no Modo de Corte

    ID = 0

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 18/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Resumo JFET

    Resumo - Modo de Triodo

    JFET de Canal N

    D

    S

    G

    {VP < VGS < 0

    VDS < VGS −VP

    JFET de Canal P

    D

    S

    G

    {0 < VGS < VP

    VDS > VGS −VP

    Corrente de Dreno no Modo de Triodo

    ID = IDSS ·

    [2 ·(

    1− VGSVP

    )·(−VDS

    VP

    )−(

    VDSVP

    )2]

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 19/20

  • Junction Field-Effect Transistor (JFET) Resumo JFET

    Resumo - Modo de Saturação

    JFET de Canal N

    D

    S

    G

    {VP < VGS < 0

    VDS ≥ VGS −VP

    JFET de Canal P

    D

    S

    G

    {0 < VGS < VP

    VDS ≤ VGS −VP

    Corrente de Dreno no Modo de Saturação

    ID = IDSS ·(

    1− VGSVP

    )2

    Eletrônica II Prof. Carlos Teodósio 20/20

    Junction Field-Effect Transistor (JFET)Construção e Operação FísicaModos de Operação do JFETO JFET de Canal PResumo JFET