AUTO‐POLARIZAÇÃO DE TRANSISTORES JFET 1º‐Para que serve o gráfico na auto‐polarização do transistor JFET? Serve para calcular o ponto estável (quiescente Q) de operação do transistor JFET. Este “ponto de operação” é determinado pelo basicamente por três constantes: a) A tensão VGS(OFF) (ou, conforme alguns autores, VP ): Tensão de corte porta‐fonte, é uma constante do transistor; representa a tensão porta‐fonte necessária para interromper a corrente de dreno (levar o transistor ao corte). É uma característica inerente a cada modelo de transistor, devendo, para fins de exercícios ou projetos, ser previamente conhecida. Não confundir com VGS, que é variável, e indica a tensão atuando sobre a porta‐fonte. b) Corrente IDSS: É a corrente de dreno para a fonte com a porta curto‐circuitada; é a corrente máxima que um JFET pode produzir. Esta é uma das mais importantes grandezas de um JFET, pois dá a limitação de corrente do componente. Por exemplo, o MPF102 tem um IDSS típico de 6mA; isto quer dizer que, não importa qual o projeto, a corrente de dreno estará entre 0 e 6mA para um MPF102. Também é um dado fornecido individualmente para cada JFET. c) RS: Resistor da fonte. Determina a queda de tensão porta‐fonte no sistema de auto‐ polarização, varia de circuito para circuito (óbvio), e serve para evitar o uso da fonte adicional ligada na porta‐fonte. 2º‐Embora muito mais simples que os transistores bipolares, os cálculos de auto‐polarização para o JFET exigem que se saiba a mencionada corrente de dreno ID aonde o transistor irá se estabilizar. O problema é que não existe uma fórmula para calcular este “ponto de operação”; mas com base nas três constantes acima, podemos encontrar ID por aplicação gráfica. Conforme já visto, a ID é determinada por: 1º: 2º: => Corrente de dreno em função de IDSS e Vgs => Corrente de dreno em função de Vgs e Rs Como podemos ver, a primeira fórmula é uma função quadrática, logo a linha do gráfico será uma parábola do tipo: Figura 1‐ ID em função de Vgs mas basta calcular apenas o ponto de cruzamento com o eixo Vgs. Mas como já visto o ponto de operação do JFET também é influenciado pelo resistor Rs. e o segundo em função do resistor de fonte (RS).Mas esta parábola nos informa apenas os valores que a corrente ID pode assumir em função das duas primeiras constantes: VP e IDSS . É claro que. Figura 3‐ Corrente ID na auto‐polarização 3º‐ Para desenharmos a curva através da função não é necessário calcular todos os pontos possíveis. e é aí que entra a 2º fórmula: Sendo uma função do primeiro grau. Seguiremos aqui apenas com o cálculo dos três pontos fundamentais: . sobrepondo‐se estes dois gráficos. se calcularmos um maior numero de pontos. o gráfico produzido será uma linha reta: Figura 2‐ Id em função de Rs Agora temos dois gráficos : O primeiro definindo a corrente de dreno (ID) em função da tensão de porta‐fonte. o ponto de cruzamento das duas linhas informa a corrente de dreno (ID) de operação do JFET. que nos dará uma noção da inclinação da curva na hora de fazer o desenho. Assim. teremos uma curva mais precisa à medida que acrescentar‐se pontos onde a linha deverá passar. o ponto de cruzamento com o eixo ID e um ponto intermediário. VS=RS*IS=RS*ID. poderíamos fazer: . repare que o encontraremos de ID=0. para encontrar o cruzamento do gráfico com o eixo ID. pois a linha do gráfico sempre cruzará o eixo Vgs na menor tensão porta‐fonte (Vp). pois neste caso ID será igual a . b) Semelhantemente. pois para uma tensão de porta‐fonte igual a zero Vp=0 a corrente de dreno sempre será máxima. VGS=‐VS. portanto teremos de encontrar mais um ponto. VD=VDS+VS . Logo este é um cálculo desnecessário. igual à IDSS. que nos dê uma noção aproximada da inclinação da linha do gráfico. ou seja. IS=ID. precisamos encontrar a outra através de Esta linha do gráfico sempre partirá da origem (0. e no cruzamento das linhas encontramos corrente ID do ponto de operação do JFET na auto‐polarização. c) Resta‐nos ainda encontrar um terceiro ponto intermediário. A partir daí é só aplicação das fórmulas: Ig=0. por exemplo: . Demonstração: Agora já que temos uma das linhas do gráfico.0). por razões matemáticas é preferível que encontremos o ponto ID em função de . VDS=VDD‐ID*(RD+RS). Agora é só traçar a reta. Se vamos calcular apenas mais um ponto. e Vgs=VP. porém também é um cálculo desnecessário.a) Para encontrar o cruzamento da linha do gráfico com o eixo Vgs: . aí vira mel com açúcar: é só jogar na função “solve equation” que a HP fornece o resultado.Bônus: Para a galera que teve paciência de ler até aqui. vamos fazer a nossa: 1º 2º => Substituindo a segunda fórmula na primeira. e fazendo tudo em função de ID. basta calcular através de Báscara o valor da incógnita ID. E caso seja permitido o uso da HP.. para fins de prova. D. que serão valores numéricos fornecidos. não existe uma fórmula para calcular ID quiescente. que é a única incógnita encontramos: Percebam que é uma equação do segundo grau. Substituindo‐se as constantes Rs. servirá como prova real. e saber se “o valor que encontrei está correto”: Conforme já visto. que será o ID quiescente do JFET. Quinelato Engenharia Elétrica‐ 6º Semestre . Vp e IDSS. David D.. então. vai um bisu que.