Caracteristica de Transferencia

Caracteristica de Transferencia

   La caracteristica de transferencia de un JFET es una grafica que representa ID frente a VGS.

   Leyendo los valores de Id y Vgs de cada curva de drenador de la Figura 13-5 podemos dibujar la curva de la Figura 13-6a. Se advierte que la curva no es lineal porque la corriente aumenta rapidamente cuando Vgs se aproxima a cero.

   Cualquier JFET tiene una caracteristica de transferencia como la de la Figura 13-6b. Los puntos finales de la curva son Vgs(off) e Idss. La ecuacion para esta grafica es:

   Debido a la parte que esta elevada al cuadrado en esta ecuacion, los JFET son tambien conocidos como dispositivos de ley cuadratica. El cuadrado de esta cantidad provoca una curva no lineal como las de la Figura 13-6b. La Figura 13-6c muestra una caracteristica de transferencia normalizada.

   Normalizada significa que estamos representando razones como Id/Idss y Vgs/Vgs(off). En la Figura 13-6c, el punto medio de corte,

produce una comente normalizada de

   En otras palabras, cuando la tension en la puerta es la mitad de la tension de corte, la corriente de drenador es un cuarto del maximo.

Polarizacion en la Zona Ohmica

   El JFET puede estar polarizado en la zona ohmica o en la zona activa. Cuando lo polarizamos en la zona ohmica, el JFET es equivalente a una resistencia.

   Cuando lo polarizamos en la zona activa, el JFET es equivalente a una fuente de corriente. En esta seccion expondremos la polarizaci6n de puerta, el metodo usado para polarizar un JFET en la zona ohmica.

Polarizacion de puerta

   La Figura 13-7a muestra una polarizacion de puerta. Una tension negativa de puerta de  -VGG se aplica a la puerta a traves de la resistencia de polarizacion Rg. Esto provoca una corriente de drenador que es menor que Idss. Cuando la corriente drenador circula por Rd, produce una tension de drenador de

   La polarizaci6n de puerta es la peor forma de polarizar un JFET en la zona activa debido a que el punto Q es demasiado inestable.

   Por ejemplo, un 2N5459 tiene la siguiente separacion entre el minimo y el maximo: Idss varia desde 4 a 16 mA, y Vgs(off) varia desde -2 a -8 V. La Figura 13-7b muestra las caracteristicas de transferencia minima y maxima. Si usamos una polarizacion de puerta de -1 V con este JFET, conseguimos los puntos Q maximos y minimos mostrados. Q1 tiene una corriente de drenador de 12,3 mA y Q2 de solo 1 mA.

Saturacion fuerte

   Aunque no es apropiada para polarizar en la zona activa, la polarizaci6n de puerta es idonea para la polarizacion en la zona ohmica dado que no nos importa la estabilidad del punto Q. La Figura 13-7c nos muestra como polarizar un JFET en la zona ohmica. El limite superior de la recta de carga para corriente continua tiene una corriente de saturacion de drenador de

Para estar seguros de que el JFET este polarizado en la zona ohmica, todo lo que necesitamos hacer es usar Vgs = 0 y:

   El simbolo << significa "mucho menor que". Esta ecuacion nos dice que la corriente de saturacion en el drenador debe de ser mucho menor que la corriente maxima de drenador. Por ejemplo, si un JFET tiene Idss = 10 mA, la saturacion fuerte ocurrira si Vgs = 0 e Id(sat)= 1 mA.

   Cuando un JFET esta polarizado en la zona ohmica, lo podemos sustituir por una resistencia de valor Rds, como nos muestra la Figura 13-7d. Con este circuito equivalente podemos calcular la tension de drenador. Cuando Rds es mucho menor que Rd, la tension de drenador se aproxima a cero.

POLARIZACION EN LA ZONA ACTIVA

   Los amplificadores JFET necesitan tener un punto Q en la zona activa. Debido al gran margen entre parametros en el JFET, no podemos usar la polarizacion de puerta. Sin embargo, necesitamos utilizar metodos de polarizacion similares a los usados con transistores bipolares.

Polarizacion con un divisor de tension

   La Figura 13-9a nos muestra la polarizacidn con divisor de tension. El divisor de tension provoca una tension en la puerta que es una fraccion de la tension de alimentacion.

Restando la tension puerta-fuente, obtenemos la tension en la resistencia de fuente:

   Como Vgs es negativa, la tension de fuente sera ligeramente mayor que la tension de puerta. Cuando dividimos esta tension de fuente entre la resistencia de fuente, obtenemos la corriente de drenador:

   Cuando la tension de puerta es grande, podemos despreciar las variaciones de Vgs desde un JFET al siguiente. Idealmente, la corriente drenador es igual a la tension de puerta dividida entre la resistencia de fuente. Como resultado, la corriente de drenador es casi constante para cualquier JFET, como muestra la Figura 13-9b.

La Figura 13-9c muestra la recta de carga para corriente continua. Para un amplificador, el punto Q tiene que estar en la zona activa. Esto significa que Vds es mucho mayor que Id , (zona ohmica) y menor que VDD (corte).

   Cuando disponemos de una tension de alimentacion grande, la polarizacion por divisor de tension puede alcanzar un punto Q estable.

Polarizacion con dos fuentes

   La Figura 13-10 nos muestra la polarizacion con dos fuentes. La corriente de drenador viene dada por:

De nuevo, la idea es reducir la influencia de las variaciones de Vgs haciendo Vds mucho mayor que Vgs. Idealmente, la corriente de colector es igual a la tension de alimentacion de la fuente entre la resistencia de fuente. En este caso, la corriente de drenador es casi constante incluso si sustituimos el JFET o ante cambios de temperatura.

Polarizacion con fuente de corriente
   Cuando la fuente de tension del drenador no es lo suficientemente grande, puede que no haya la suficiente tension en la puerta como para despreciar las variaciones de Vgs. En este caso, un diseñador puede preferir usar la polarizacion con fuente de corriente de la Figura 13- 11a. En este circuito, el transistor bipolar bombea una corriente fija al JFET. La corriente de drenador viene dada por:

La Figura 13-11b ilustra hasta que punto es efectiva la polarizacion con fuente de corriente. Aunque Vgs es diferente para cada punto Q, no tiene ya influencia en el valor de la corriente drenador.

Autopolarizacion
   La Figura 13-12a muestra la autopolarizacion. Como la corriente de drenador circula a traves de la resistencia de fuente Rs, existira una tension entre la fuente y tierra, dada por:

Como Vgs es cero,

   Esto nos indica que la tension puerta-fuente es igual a la tension negativa a traves de la resistencia de la fuente. Basicamente, el circuito crea su propia polarizacion usando la tension que aparece en Rs para polarizar en inversa la puerta.

   La Figura 13-12b muestra el efecto de diferentes resistencias de fuente.

   Hay un valor medio Rs, para el cual la tension puerta-fuente es la mitad de la tension de corte. Una aproximacion para esta resistencia media es:

   Esta ecuacion indica que la resistencia de fuente deberia ser igual a la resistencia ohmica del JFET. Cuando se cumple esta condicion, Vgs es aproximadamente la mitad de la tension de corte y la corriente del drenador es aproximadamente un cuarto de Idss.

El punto Q para la autopolarizacion no es tan estable como en la polarizacion por divisor de tension, polarizacion de fuente o polarizacion por fuente de corriente. Por todo esto, la autopolarizacion se utiliza solo en amplificadores de pequeña señal.

Nombre: María José Nieto Cárdenas

Asignatura: EES

Fuente: Libro "Principios de Electrónica"  Malvino, Albert Paul (4º Edición)

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