Tr. FET: JFET

Juncture Field Effect Transistor. Así es como se llaman éstos transistores, traducido como "transistor de efecto de campo de unión". Para lo que son interesantes es debido a su misma descripción: el efecto campo.

En el apartado de BJT aprendimos que los transistores tienen colector, base y emisor. Introducíamos una corriente en la base y por el colector hasta el emisor aparecía una corriente proporcional. Las diferencias son:

- Las patillas de los JFET se llaman Drenador, Puerta y Surtidor (Drain, Gate y Source en inglés)

- No introduciremos una corriente en la puerta, cuya impedancia es enorme (al igual que en los amplificadores operacionales, se considera infinita), sino que originaremos una diferencia de potencial entre puerta y surtidor, Vgs. De ésta forma, lo que tenemos es una fuente de corriente controlada por tensión. Además, el consumo es mínimo.

¿Y qué tipos de JFET hay? Los hay canal N y canal P. Y por raro que suene éste es el mundo al revés. La flechita para dentro indica canal N y para fuera es un canal P. El canal N, con una Vgs de 0 voltios, deja pasar toda la corriente que es capaz, mientras que con una Vgs negativa el canal "se va cerrando" y deja pasar menor corriente. Con el canal P es algo similar: con 0 Vgs deja pasar toda la corriente y según va aumentando positivamente el canal "se va cerrando". A diferencia de los MOSFET que veremos a continuación, no es posible que pase más corriente drenador-surtidor de la máxima, Idss.

Ahora os presento los símbolos que usan éstos aparatejos en sus esquemas:

Cabe puntualizar que en el N-Canal la corriente va de drenador a surtidor, mientras que en el P-Canal, ésta va de surtidor a drenador, o sencillamente de drenador a surtidor negativa.

Ahora veremos cómo calculamos la corriente drenador-surtidor, Ids, que pasa por nuestro transistor en nuestro circuito. Es un poco rollo, porque aparecerán ecuaciones de segundo grado, pero vale la pena. La ecuación a recordar es la siguiente:

OJO, sólo útil para cuando el transistor JFET está en "saturación", es decir, se está comportando como fuente de corriente controlada por tensión. Ahora comprobaremos cuándo.

Como vemos hay un parámetro que no conocemos, Vp, es la tensión de estrangulamiento, "punch voltage", valor de Vgs con el que el canal se cierra del todo. Tanto los valores de Vgs como Vp se suelen dar como módulos, de forma que el signo menos detrás del 1 siempre se mantiene, SIEMPRE, de forma que Id siempre será menor que Idss. (En los JFET).

¿Y en qué estados puede estar el transistor? Analizaremos, una vez calculado todo, Vds y Vgs - Vp.

- Cuando Vds >= Vgs - Vp, el transistor está funcionando como fuente de corriente controlada por tensión.

- Cuando Vds <Vgs - Vp, el transistor está funcionando como una resistencia variable controlada por tensión.

Ahora vamos a hacer un problema con un esquema sencillito y los datos que a mí me vengan a la mente...

jfet

Supondremos que |Vp| = 5V, Idss = 10mA, Vcc = 12V. Calcularemos el punto de polarización: Vgs, Ids, Vds.

Y os pensaréis que Id = Idss porque Vgs = 0 porque está conectado a tierra. Error. La puerta está conectada a tierra, Vg = 0, pero el surtidor está conectado a una resistencia por la que pasa corriente, Vs = R2*Ids. Y por ésto es que es más bonito y útil conectar el surtidor a tierra y usar una fuente en puerta. Entonces:

Vgs = Vg - Vs = 0 - R2*Ids

Bienvenidos de nuevo al análisis de circuitos, y enhorabuena, hemos conseguido Vgs negativas con una fuente positiva. La resistencia de 1Mohm en la puerta está de decorativo, no hay que preocuparse por ello. Y ahora, nada, sustituimos en la ecuación que, efectivamente, va a ser de segundo grado.

Ids = 10 * (1-(R2*Ids/Vp))^2

Como veis, he utilizado los módulos para que se mantenga siempre en negativo. Ahora utilizamos el solucionador de ecuaciones despejamos hasta encontrar 2 valores posibles de Ids.

Ids = 4.3 mA

Ids = 36.32 mA

Aquí está lógico, porque sabemos que Ids es siempre menor que Idss, entonces descartamos el valor de 36.32 mA.

Bien, ya hemos hallado el valor de Id = 4.3 mA. Ahora calculamos el valor de Vds.

12 - R1*Ids - Vds - R2*Ids = 0

De aquí despejamos y sale que Vds =7.7V

¿Pero sabemos que efectivamente el transistor está en "saturación"? No, pero lo sabremos enseguida:

Vgs = - 0.4*4.3 =- 1.72V

Vgs - Vp =  |Vp| - |Vgs| = 3.28V

Vds > 3.28V

Así que afirmamos que el transistor está en saturación (fuente de corriente controlada por tensión) y que su punto de polarización es: Vgs = -1.72V, Ids = 4.3 mA y Vds = 7.7V.

Si tenéis alguna duda o sugerencia, o quizás veis que me he equivocado en algo, podéis comentar. Gracias.

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