Transistores de Efeito de Campo

(FETs)

Prof. Sérgio Francisco Pichorim

DAELN

JFET - Transistor FET de Junção

• Canal feito por um só cristal (ou N ou P)

• Terminal de controle (Gate): junção PN

• Esta junção é polarizada inversamente

• Corrente de entrada muito baixa (IG ≅ 0)

• A região de depleção da junção estrangula o canal

JFET - Transistor FET de Junção

Equação de Shockley

Calcular ID e VDS para: JFET com Idss = 20 mA e Vp = - 5 V VG = 2 V, Vcc = 15 V, RG = 10 kW e RD = 1,5 kW

Calcular ID e VDS para: JFET com Idss = 20 mA e Vp = - 5 V VG = 2 V, Vcc = 15 V, RG = 10 kW e RD = 1,5 kW

Repetir para VG = 1 V Calcular ID e VDS para: JFET com Idss = 20 mA e Vp = - 5 V Vcc = 15 V, RG = 10 kW e RD = 1,5 kW

Repetir para VG = 1 V Calcular ID e VDS para: JFET com Idss = 20 mA e Vp = - 5 V Vcc = 15 V, RG = 10 kW e RD = 1,5 kW

FETs como chave eletrônica (on / off)

Calcular os valores de Vi para ligar e desligar o LED, onde: JFET tem Idss = 30 mA e Vp = - 6 V

ILED = 20 mA e RG = 100 kW

Calcular os valores de Vi para ligar e desligar o LED, onde: JFET tem Idss = 30 mA e Vp = - 6 V

ILED = 20 mA e RG = 100 kW

Comparação

JFET

• Tensão (Vgs) controla corrente (Id)

• Junção pol. Inversa

• Tensão negativa na entrada para on/off

• Corrente de entrada Ig muito baixa (nA)

• Alta impedância Zi

• Baixa amplificação

Bipolar

• Corrente (Ib) controla corrente (Ic)

• Junção pol. Direta

• Tensão positiva na entrada para on/off

• Corrente de entrada Ib baixa ou média (mA ou mA)

• Baixa impedância Zi

• Alta amplificação

MOSFET - Transistor FET com camada Metal Óxido de Si

• Gate com SiO2 (=vidro, é um isolante!)

• A corrente de entrada Ig é baixíssima (pA)

• Altíssima impedância de entrada (Zi)

• Duas opções de construção:

– Depleção (construído com canal N ou P)

• O campo elétrico alarga ou estrangula o canal

– Intensificação (construído sem canal)

• O campo elétrico irá criar um canal N ou canal P

MOSFET - Depleção

MOSFET – Depleção Vgs < 0 canal é estreitado

MOSFET – Depleção Vgs > 0 canal é alargado

Equação de Shockley

• Usa a mesma equação de Shockley

• Igual ao JFET porém também aceita Vgs positivos!

MOSFET Depleção

Símbolos

1) Calcular ID e VDS para: MOSFET com Idss = 2 mA e Vp = - 3 V

VG = 1,5 V, Vcc = 5 V, RG = 1 MW e RD = 560 W

2) Calcular o valor de VG para desligar o

MOSFET.

3) Calcular o valor de VG para ligar o

MOSFET.

1) Calcular ID e VDS para: MOSFET com Idss = 2 mA e Vp = - 3 V

VG = 1,5 V, Vcc = 5 V, RG = 1 MW e RD = 560 W

1) Calcular ID e VDS para: MOSFET com Idss = 2 mA e Vp = - 3 V

VG = 1,5 V, Vcc = 5 V, RG = 1 MW e RD = 560 W

2) Calcular o valor de VG para desligar o

MOSFET. Id = 0 VG = -3 V

3) Calcular o valor de VG para ligar o

MOSFET. Id sat = 8,92 mA

VG > 3,33 V

Comentários • Para chaveamento (liga / desliga) o JFET precisa

de tensões NEGATIVAS.

• Para chaveamento o MOSFET Depleção precisa de tensão Negativa e/ou Positiva.

• Neste aspecto o Bipolar é melhor (só Positiva!)

• Contudo o Bipolar precisa de correntes muito maiores para o chaveamento (Ib >> Ig) !

• JFET e MOSFET Depleção são mais utilizados em amplificadores.

MOSFET - Intensificação

MOSFET - Intensificação

• VGS positivo, porém uma tensão pequena

MOSFET - Intensificação

• Quando VGS ultrapassa o limiar VT (threshold) um canal é criado

MOSFET - Intensificação

• VGS maiores vão alargando o canal

Equação MOSFET Intensificação

• Eq. Shockley

modificada

MOSFET Intensificação

Símbolos

1) Calcular ID e VDS para: MOSFET com VT = 2 V e IDon = 10 mA @ VGSon = 8 V,

VG = 4 V, Vcc = 6 V, RG = 1 MW e RD = 2,2 kW

2) Calcular o valor de VG para desligar o

MOSFET.

3) Calcular o valor de VG para ligar o

MOSFET.

1) Calcular ID e VDS para: MOSFET com VT = 2 V e IDon = 10 mA @ VGSon = 8 V,

VG = 4 V, Vcc = 6 V, RG = 1 MW e RD = 2,2 kW

1) Calcular ID e VDS para: MOSFET com VT = 2 V e IDon = 10 mA @ VGSon = 8 V,

VG = 4 V, Vcc = 6 V, RG = 1 MW e RD = 2,2 kW

2) Calcular o valor de VG para desligar o

MOSFET. Id = 0 Vgs < 2 V

3) Calcular o valor de

VG para ligar o MOSFET.

Idsat = 2,73 mA Vgs > 5,13 V

Comentários

• Para chaveamento o MOSFET Intensificação precisam-se apenas de tensões Positivas.

• Neste aspecto é semelhante ao Bipolar!

• VANTAGEM:

o MOSFET precisa de correntes muito menores para o chaveamento! (Ig << Ib)

• Desvantagem dos FETs: no estado ligado (on) apresenta maior tensão sobre o transistor (a “chave” eletrônica) do que o Bipolar!

VDS(On) > VCE(Sat)

• Desvantagem dos FETs.

VDS(On) > VCE(Sat)