TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMP0DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS ELECTRONICOS I Laboratorio N°11 TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO Alumno: Juan José Silva Zavala Profesora: Helena Margarita Carretero Blanco Sección: C5-E Fecha de entrega: 20/05/16 2016-1 1 hasta determinado límite cuando deja de conducir y entra en corte. La carga eléctrica fluye a través de un canal semiconductor (de tipo N o P) que se halla entre el drenaje y la fuente.TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMP0 “TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO” Fundamento teórico Un JFET tiene una gran impedancia de entrada (que se halla frecuentemente en el orden de1010 ohmios). la resistencia entre los terminales D y S crece. entrando así en la región óhmica. A diferencia del transistor de unión bipolar el JFET. Un JFET conduce entre los terminales D y S cuando la tensión entre los terminales G y S (V GS) es igual a cero (región de saturación). al ser un dispositivo controlado por un voltaje de entrada. pero cuando esta tensión aumenta en módulo y con la polaridad adecuada. no necesita de corriente de polarización. el canal se "estrecha" de modo que ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica. Aplicando una tensión eléctrica inversa al terminal de puerta. lo cual significa que tiene un efecto despreciable respecto a los componentes o circuitos externos conectados a su terminal de puerta. 2 . La gráfica de la tensión entre los terminales D y S (V DS) en el eje horizontal contra la corriente del terminal D (ID o corriente de drenaje) es una curva característica y propia de cada JFET. que se basan en el manejo de tensión y corriente de salida bajo el control del Campo Eléctrico (V / mm). La conducción en esta tecnología. llamada canal. Medir los valores DC en un circuito básico con FET. depende únicamente del flujo de portadores mayoritarios. Implementar un circuito básico de polarización con FET. más una conexión llamada puerta (g-gate) en el collar. Probar el estado de un FET Mostrar y medir el efecto del voltaje de drenaje con polarización cero en la compuerta y determinar el voltaje de estrangulamiento para producir una corriente de drenaje constante. Medir el valor del voltaje de polarización inversa compuerta-fuente requerido para producir estrangulamiento para un valor dado de voltaje de fuente a drenador. Introducción Un transistor de efecto campo (FET) típico está formado por una barrita de material p ó n. comparable a la I de fuga en un capacitor debido al dieléctrico. rodeada en parte de su longitud por un collar del otro tipo de material que forma con el canal una unión p-n. En los extremos del canal se hacen sendas conexiones óhmicas llamadas respectivamente sumidero (d-drain) y fuente (s-source). en la práctica esa corriente es extremadamente baja. (un solo tipo de portadores N o P). Símbolos gráficos para un FET CANAL N CANAL P 3 . es decir. por eso son unipolares.TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMP0 Objetivos - Identificar los terminales de un FET. Son componentes semiconductores. su entrada no toma corriente. TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMP0 4 . Zona de saturación. Al sobrepasar 0.Zona lineal. con impurezas controladas. 3.) 2. que tiene cierta resistencia 5 . Ley de Ohm ID= VDS canal (cte. porque está fabricado para baja corriente directa.Zona alineal o de codo.6 V el diodo conduce y se destruye. N si el canal es N.6V. En síntesis. e impurezas P para el de canal P. Si). es la utilización como amplificador PRUEBA DE UN TRANSISTOR FET Entre la compuerta G y Fuente S se conforma un diodo PN para el cual el canal N y un diodo NP para el canal P. es una barra de Si. La tensión VGS se debe polarizar en forma inversa y en directa siempre y cuando en forma no se sobrepase la tensión de arranque V (= 0.TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMP0 LA INTERPRETACIÓN DE LA CARACTERÍSTICA DE SALIDA Tiene 3 zonas: VDS (aumenta) 1. Generan un nivel de ruido menor que los BJT. 16 W. 01 Resistencia de 1M. se prefieren los FET a los BJT para la etapa de entrada a un amplificador multietapa. Algunos tipos de FET presentan una linealidad muy pobre. ½ W. 7. Tamaño mucho más pequeño que los bipolares. 01 Multimetro digital. 4. Se pueden dañar al manejarlos debido a la electricidad estática. 2. 1/2W. DESVENTAJAS DEL FET 1. 3. 6 . Son más estables con la temperatura que el BJT. 01 Pelacables. el manual de componentes electrónicos. 01 FET de canal N. 3. Son dispositivos sensibles a la tensión con alta impedancia de entrada (10 7 a 1012 W). 6.C). 2N5433 ó k104) ó NTE 312 01 Resistencia de 100. Se comportan como resistores variables controlados por tensión para valores pequeños de tensión drenaje a fuente.Ya que la impedancia de entrada es mayor que la de los BJT. Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes. 5. Exhiben una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacitancia de entrada. 01 Resistencia de 47. Equipos y Materiales 01 Osciloscopio 01 Generador de Funciones. Puede ser utilizado como conmutador y como almacenador de carga (Tao de entrada grande T=R. 01 Fuente doble de DC 01 Protoboard.TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMP0 VENTAJAS DEL FET 1. Preparación Para el desarrollo de esta experiencia de laboratorio. 2. asimismo realizar sus diseños previos utilizando el software de diseño electrónico del curso. el alumno deberá revisar ls apuntes de clase el texto base. - PRIMERA PARTE: RECONOCIMIENTO FÍSICO El Transistor JFET: Símbolo: El símbolo de JFET es el mostrado. con la ayuda del manual ECG identifique sus terminales y anótelos en cada uno de ellos así como su tipo de encapsulado A) Tipo de empaquetamiento: TO-92 B) Tipo de empaquetamiento: TO-18 7 . en él identifique y nombre sus terminales: Drenador Surtidor Forma Física: Puerta CANAL: N Drenador Surtidor CANAL: P Puerta A continuación se muestran las diversas formas físicas que presentan los JFETs. ........................................... utilizar un JFET de canal N en el se comprobará su funcionamiento a través del control de la corriente del drenador – surtidor por medio de un voltaje aplicado en terminal de compuerta (Nótese que el valor de R1 implica una corriente muy pequeña a través del resistor)......... 8 .... 1..... SEGUNDA PARTE: CIRCUITO DE PRUEBA Objetivo 1: Mostrar y medir el efecto del voltaje de Drenador en la corriente ID con polarización cero en la compuerta y determinar el valor del voltaje de Drenador – Surtidor (estrangulamiento) requerido para producir una corriente constante de drenador. Implemente el circuito mostrado en la figura 1...........Puerta Surtidor Drenador C) Tipo de empaquetamiento= TO-22 Puerta Drenador Surtidor ................................................................ 5 3.5 9. Aumente el voltaje de la fuente VDD del Drenador hasta que la caída de voltaje Vds indicada en el voltímetro sea 0.0 10.5 8.08 4.01 15.5 9. ¿Que puede comentar de los datos obtenidos? Se puede observar que el voltaje drenador-surtidor (VDS) al alcanzar un valor significativo mantendrá la corriente constante.54 8. 3.01 20.13 6.33 2.5 Vdc.01mA.97 2. 9 .0 8.0 10.0 9.82 1.9 3. Siga aumentando VDD y registre el valor de Id para cada valor de VDS en la tabla 1 VDS(V) IDS(mA ) 0 0 VDS(V) IDS(mA ) 4. Muestre los datos obtenidos en el siguiente gráfico.2.0 10. Mida la corriente Id del drenador y anote el resultado en la tabla 1 4.37 3.0 9.5 7.0 5.87 1. 6.0 9.0 10.76 0.0 9.62 5.01 10. este caso a partir de 8V VDS la corriente (IDS) se mantendrá en un tope que es 10.01 5. 10 . 10. 9. ¿Qué pasa con la corriente en la zona óhmica? En este caso la corriente aumenta de manera lineal hasta llegar a un punto en la cual se estabiliza. ¿Cómo se llama la zona en donde el valor es menor de Vp? Zona de corte. En su curva. señale el punto donde termina el aumento rápido en Id y comienza el flujo de corriente constante. ¿Cómo se llama la zona en donde la corriente ID no aumenta? Zona de Saturación.Ids Vs Vds 7.Este es el voltaje de estrangulamiento de Drenador.Surtidor: Vp Aproximadamente 4. Dibuje una línea vertical desde ese punto hasta la escala Vds.5V 8. registre el valor del voltaje en ese punto . Lentamente aumente el voltaje VGS de polarización de Compuerta – Fuente hasta que la corriente ID de drenador llegue a cero y repita el proceso hasta asegurarse de cual es el punto exacto donde Id cae a cero.3. 13. anote el valor. Ajuste el voltaje de la fuente de Drenador a 12 VDC.fuente y registrar una “familia de curvas” 14.32 Vcd. Implemente el circuito mostrado en la figura 2 12. 11 . 11. Vp = .Objetivo 2: Medir el valor del voltaje de polarización inversa Compuerta – Surtidor (Fuente) requerido para producir estrangulamiento para un valor dado de voltaje de fuente a Drenador. observe en el voltímetro XMM2 el valor de VGS el cual representa el valor de Vp de estrangulamiento de compuerta – fuente. Objetivo 3: Mostrar y medir el efecto de la corriente de Drenador para cambios tanto en la polarización inversa de compuerta – fuente como de voltaje de Drenador. Implemente el circuito de la figura 3. 15. Graficar lo observado en el cuadro mostrado para cada valor de Vgs. Conecte el osciloscopio en la opción X-Y . el eje vertical representa la corriente de drenador Id y el eje horizontal representa el voltaje Vds 16. d 17. 12 . Varie el voltaje desde cero hasta -10 VDC. 20. 21. Implemente el circuito fuente de corriente constante mostrado en la figura 3 23. ¿Piensa que el JFET esta funcionando como amplificador Sí.18. ¿Un pequeño voltaje de compuerta controla una gran corriente de drenador? Se puede decir que esa afirmación es correcta basándonos en los resultados obtenidos. 19. Indique si el valor de estrangulamiento es aproximadamente igual para todas las curvas. El valor de estrangulamiento es diferente para cada caso. Resistencia IL (mA) VDS( voltios 13 VRL( voltios) PJFET(watts . Complete la tabla mostrada en la figura. en este caso el JFET se está comportando como un amplificador. Observe las curvas obtenidas. 783V 18. 25. esto se da debido a que el voltaje se mantiene oscilando en un valor mientras que la corriente va disminuyendo. ¿Al aumentar RL aumenta la potencia entregada a la carga?¿Porqué? La potencia de salida disminuye.8K ) 70.835V 0. respecto a la corriente? Se puede observar que mientras la resistencia aumente.0707 W 0.5mA 8. ¿Qué sucede a la corriente de carga si la resistencia de carga se hace excesiva? La corriente disminuirá considerablemente.1mA 2.036 W 0.6 19. ¿A cuál característica del JFET es igual la corriente de carga constante? Zona de saturación 24.2V 0. 26.7K 6.0033 W 0.2K 4.5mA 18. Hay que tener conocimiento de la zona en la cual se está trabajando con el JFET ya que este es muy sensible a pequeños cambios de corriente.017 W 0.799V 0.3mA 4.9V 0.011 W 0. intuitiva y efectivamente. Observaciones: Es fundamental y ayudaría mucho tener un conocimiento previo del tema a desarrollar para así realizar las experiencias de manera rápida.5 19. Describa porqué el JFET no puede regular la corriente de carga para valores grandes de la resistencia.6 19. 23.8mA ) 1. al aumentarle un carga grande reduciría el valor de la corriente.6mA 11.007 W 0.85V 0.9 19. En JFET no puede regular corriente en ese caso debido a la alta impedancia. 14 .de Carga RL (Ohmios) 270 470 1K 1.88V 0.0022 W 22. la corriente tendrá una tendencia a disminuir y esto lo hará de manera proporcional.5K 2.4 0.4 19.2 18. ¿Qué comentarios puede hacer de la tabla anterior.6mA 41. se midió el valor de voltaje de polarización inversa Compuerta-Surtidor que se suficiente para producir estrangulamiento para un valor de voltaje de fuente Drenador. este efecto produce. se mostró y se midió el efecto de la corriente de Drenador para cambios en polarización inversa de puerta-fuente y también de voltaje Drenador-fuente. ¿Cuál de los siguientes transistores se puede clasificar como dispositivo unipolar? a) Un transistor de unión NPN b) Un transistor de unión PNP c) Un transistor de efecto de campo de unión d) Todos los anteriores. 2. se produjo una corriente constante de drenador y a la vez se pudo determinar el valor de voltaje Drenador-Surtidor para lograr dicha corriente. En la segunda experiencia del laboratorio. 15 . Un JFET en conducción presenta una caída de voltaje a lo largo de su canal que hace que se forme una región de agotamiento.Conclusiones: En la primera experiencia del laboratorio. En la siguiente experiencia. 3. ¿De cual de los siguientes transistores se puede esperar que tenga elevada impedancia de entrada a bajas frecuencias? a) Un transistor bipolar NPN b) Un transistor bipolar PNP c) Un transistor de efecto de campo d) Ninguno de los anteriores. APLICACIÓN DE LO APRENDIDO 1. b) Sólo hay una polaridad de portadores mayoritarios de corriente en movimiento. Si se aplica el voltaje Vp de estrangulamiento a la unión de compuerta – fuente . se puede esperar que la corriente de drenaje sea: a) Excesiva. b) Vgs sea igual a cero. Los JFETs presentan una característica de corriente constante igual a Idss condicionado a que: a) Vds sea mayor que Vp. c) Baja. d) Cero. d) Ninguna de las anteriores. d) Tienen baja impedancia de entrada. c) El canal esta polarizado directamente. c) El voltaje de compuerta controla la corriente de drenador. 16 . 6. b) Los terminales de compuerta – fuente están polarizados inversamente. 8.a) b) c) d) Una característica de corriente constante de drenador Ruptura de compuerta Corriente de drenador no controlada Excesiva corriente de compuerta 4. c) Impedancia muy alta. ¿Cuál de los siguientes enunciados no puede usarse para describir los JFETS? a) Normalmente son dispositivos encendidos. Los JFET presentan una alta impedancia de entrada debido a que: a) Los terminales de compuerta – fuente están polarizados directamente. Las fuentes de corriente constante se caracterizan por: a) Impedancia muy baja. b) Impedancia moderada. b) Moderada. 5. 7. d) El canal esta polarizado inversamente. d) Ninguno de los anteriores.c) Tanto a) como b) d) Ni a) ni b) 9. 10. c) Mantenerse constante d) Ninguno de los anteriores. 17 . b) Aumentar. c) Permanecer igual. Para que fluya corriente constante a través de una carga y esta disminuya. Como una fuente de corriente constante la caida de voltaje a través del JFET debe: a) Variar directamente con los cambios en la impedancia de carga b) Variar inversamente con los cambios en la impedancia de carga. el voltaje de carga debe: a) Disminuir.