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25/05/2017
1
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
25/05/2017
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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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 4
+ +
Fortemente
dopado
DRENO (DRAIN)
FONTE (SOURCE)
PORTA (GATE)
-Fracamente dopado
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2-Diferença entre JFET e MOSFET
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 5
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 6
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 7
+ +
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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+ +
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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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 9
S
- --
+++ ++
+++
+
+ +++
+
++
+++ +
+ +
++
++
++
++
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++ ++++ ++
+++ +
+ +++
+ ++++ +
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G
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++++
+
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++++
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-
3-Aumento da camada depleção devido a VDD
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 10
S
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+++
+
+ +++
+
++
+++ +
+ +
++
++
++
++
+ ++
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++ ++++ ++
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+ +++
+ ++++ +
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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
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 11
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 12
S
-
+++ ++
+++
+
+ +++
+
++
+++ +
+ +
++
++
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+ ++
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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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VDD1
--
-
-
VGS = 0V
ID1
VDS =
VDD1
VDS =
VDD1
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3-Segundo ↑ da camada depleção devido ao ↑VDD2
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 13
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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--
-
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---
-
-
VDD2
--
-
-
VGS = 0V
ID2
ID2
ID2
VDS =
VDD2
VDS =
VDD2
3-Efeito do aumento de VDS acima de Vpinchoff (Vp)
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 14
S
-
+++ ++
+++
+
+ +++
+
++
+++ +
+ +
++
++
++
++
+ ++
+
++ ++++ ++
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+ +++
+ ++++ +
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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
---
-
D
--
--
-
-
-- -
-
-
----
-
VDD>
VP
--
-
-
VGS = 0V
IDSS
IDSS
IDSS
VDS > VP VDS = VP
IDSS
IDSS
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26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 15
-
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 16
-
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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26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 17
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.
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 18
3.2-Efeito devido polarização reversa do terminal de porta
Se VGG = VGS polarizar reversamente a região de porta?
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26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 19
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 20
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
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 21
Família de curva característica de saída:
ID = f(VDS)@VGS
Curva de
Transferência
4-Curva de transferência
26 Mai 17 AT20- JFET Introdução 22
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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