Polarización de los FET

Polarización de los FET

   EL JFET tiene el inconveniente de que la tensión VGS debe ser negativa en un NJFET (positiva en un PJFET) que exige unos circuitos de polarización característicos para este tipo de dispositivos. En este apartado únicamente se presentan dos de los circuitos más utilizados: polarización simple (figura 1.17), se utiliza una fuente de tensión externa para generar una VGS<0, y autopolarización (figura 1.18), la caída de tensión en la resistencia RS debida a ID permite generar una VGS<0.







Modelo de pequeña señal para transistores FET
   El circuito equivalente de pequeña señal de un transistor FET se puede obtener por métodos análogos a los utilizados en transistores bipolares. Sin embargo, al ser dispositivos controlados por tensión, el modelo bipuerta más adecuado es el de parámetros {Y}, ya que relacionan las corrientes de salida con tensiones de entrada. La figura 2.17 representa el modelo de pequeña señal de un FET constituido por dos parámetros: gm, o factor de admitancia, y rd, o resistencia de salida o resistencia de drenador. Esta notación es la más extendida para describir estos parámetros, aunque algunos fabricantes utilizan la notación en parámetros {Y} o {G}, denominando yfs o gfs a gm, e yos^-1 o gos^-1 o ross a rd.   
   Estos parámetros dependen de la corriente de polarización del transistor (ID), y el fabricante proporciona las curvas que permiten extraer sus valores en diferentes condiciones de polarización. A continuación se describe con más detalle los parámetros gm y rd.


Factor de admitancia gm. Se define este parámetro como

ecuacion 2.28

   En un JFET, gm se puede extraer a partir de la ecuación analítica del transistor en la región de saturación que relaciona la ID con la VGS, definida por

ecuacion 2.29

   En la ecuación 2.28, gm es un parámetro definido por cociente de incrementos que se pueden aproximar por derivadas, de forma que aplicando esta definición a la ecuación 2.29 y resolviendo se obtiene que

Resistencia de salida o de drenador rd. Se define como

Factor de amplificación µ. Relaciona los parámetros gm y rd de la siguiente manera

   Las definiciones gráficas de gm y rd se encuentran en las figuras 2.18.a y 2.18.b. Las gráficas de la figura 2.19, extraídas de las hojas de características proporcionadas por el fabricante, muestran la variación de estos parámetros con la ID para un JFET típico.



Modelo de alta frecuencia de transistores FET
   El análisis en alta frecuencia de los amplificadores FET es similar al realizado para transistores bipolares. Los condensadores que limitan la frecuencia de operación de un FET son: capacidad puerta-fuente o Cgs, capacidad puerta-drenador o Cgd, y capacidad drenador-fuente o Cds; generalmente Cgs >> Cgd, Cds. En la figura 3.15.a se indica el modelo de pequeña señal y alta frecuencia para transistores FET. Por conveniencia, los fabricantes miden las capacidades de un FET en condiciones de cortocircuito a través de tres capacidades: Ciss o capacidad de entrada con salida cortocircuitada, Coss o capacidad de salida con entrada cortocircuitada, y Crss o capacidad de retroalimentación. Estas capacidades varían con la tensiones de polarización; por ejemplo, en la gráfica 3.15.b se indica el valor de estas capacidades en función de VDS. La relación entre ambos tipos de capacidades es la siguiente

   El efecto Miller descrito en un E-C también se produce en la configuración fuente-común de la figura 3.16.a. Como se puede observar en el circuito equivalente de pequeña señal de la figura 3.16.b, el terminal puerta de un FET no está aislado del de drenaje, sino que están conectados a través de Cgd. Según el teorema de Miller, esa capacidad puede descomponerse en dos: (1-Av)Cgd. y (1-1/Av)Cgd., siendo Av=–gmRD||rd. Despreciando la
segunda capacidad que se suma a Cds, se observa que debido al efecto Miller se incrementa notablemente la capacidad de entrada (Ci) de puerta del FET. Al ser ésta la capacidad dominante, la frecuencia de corte superior viene dada como

   La determinación de la ƒH para el amplificador de la figura 3.17.a en donde el transistor JFET trabaja en la configuración drenador-común se puede realizar a partir del circuito de equivalente en alta frecuencia indicado en la figura 3.17.b. El análisis de este circuito no es simple y es preciso recurrir a las técnicas empleadas en el circuito de la figura 3.12. El resultado sería





Fuente: "Electrónica Básica para Ingenieros" Gustavo A. Ruiz Robredo, 1º Edicion
Asignatura: EES
Nombre: María José Nieto Cárdenas

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