Polarización del FET (2)

Transistor de Efecto de Campo

Objetivos

Al final de este capítulo, usted será capaz de: – Comprender y reconocer las distintas formas de

polarización de un FET.– Realizar un análisis gráfico y matemático para

encontrar las variables de interés.

Mosfets de Tipo Decremental

• Las aparentes similitudes entre las curvas de transferencias de los JFETs y los MOSFETs de tipo decremental permiten realizar un análisis parecido de cada uno en el dominio de dc.

• La diferencia es el hecho de que el MOSFET de tipo decremental permite puntos de operación con valores positivos de VGS y niveles de ID que exceden IDSS

• Para todas las configuraciones hasta aquí analizadas, el análisis es el mismo si el JFET se reemplaza por un MOSFET de tipo decremental.

• ¿Hasta dónde deberá extenderse la curva de transferencia hacia la región de valores positivos de VGS y hacia valores de ID mayores que IDSS? -> Parámetros del MOSFET. -> Línea de polarización resultante de la red.

Ejercicio

Para el MOSFET de tipo decremental de canal-n de la figura, determine: a) ID(Q) y VGS(Q)

b) VDS

Ejercicio Solución Gráfica

VVkmAVV

RRIVV

DS

DS

SDDDDDS

1.10)7508.1()1.3(18

)(

• Trazado de la recta.

• Intersectando la recta con la curva de transferencia se obtiene el punto Q. ID(Q) = 3.1 mA ; VGS(Q) = -0.8V

• Utilizando la ecuación para VDS:

mAVRVIVV

VVVmAI

S

GDGS

GSGD

2750

5.10

5.10

Ejercicio

Repita el ejercicios anterior con RS = 150 Ω a) ID(Q) y VGS(Q)

b) VDS

Solución

VVkmAVV

RRIVV

VV

mAI

DS

DS

SDDDDDS

GS

D

Q

Q

18.3)1508.1()6.7(18

)(

35.0

6.7

Ejercicio

Determine lo siguiente para la red de la figura: a) ID(Q) y VGS(Q)

b) VD

Solución:

VVkmAVV

RIVV

VV

mAI

D

D

DDDDD

GS

D

Q

Q

46.9)2.6()7.1(20

3.4

7.1

Mosfets de Tipo Incremnetal

• Muy distintas a las encontradas para el JFET y para los MOSFETs de tipo decremental, ocasionando una solución gráfica muy distinta a la representada anteriormente.

• La corriente de Drenaje (ID) es 0A para los niveles VGS menores que el nivel de umbral VGS(th)

• Para niveles mayores que VGS(th), la corriente de drenaje estará definida por:

2)( )( ThGSGSD VVkI TThGS VV )(

2)()()( )( ThGSencendidoGSencendidoD VVkI

2)()(

)(

ThGSencendidoGS

encendidoD

VVI

k

Mosfets de Tipo IncremnetalArreglo de polarización por retroalimentación

• El resistor RG proporciona un voltaje lo suficientemente grande a la compuerta para llevar al MOSFET al “encendido” (AC).

Mosfets de Tipo IncremnetalArreglo de polarización por retroalimentación

• El resistor RG proporciona un voltaje lo suficientemente grande a la compuerta para llevar al MOSFET al “encendido” (AC). Dado que IG = 0 mA y VRG = 0V, se tiene la red equivalente.

DDDDGS

DDDDDS

RIVVRIVV

GSDSGD VVVV

VVD

DDD

mAIDDGS

GS

D

RVI

VV

0

0

Ejercicio

Determine ID(Q) y VGS(Q) para el MOSFET de tipo incremental de la figura: Solución: Gráfica de Curva de Transferencia

Para VGS = 6V (entre 3 y 8 V):

23

23

2

2)()(

)(

1024.0

25106

)38(6

)(

VAk

VAVV

mAk

VVI

kThGSencendidoGS

encendidoD

mAIVVI

D

D

16.2)9(1024.0)36(1024.0 323

Ejercicio

Determine ID(Q) y VDS(Q) para el MOSFET de tipo incremental de la figura: Solución: Gráfica de Curva de Transferencia

Para VGS = 10V (ligeramente mayor que VGS(Th)):

mAIVVI

D

D

76.11)49(1024.0)310(1024.0 323

Ejercicio

Determine ID(Q) y VDS(Q) para el MOSFET de tipo incremental de la figura: Solución: Para la recta de polarización de red:

VVD

DDD

mAIDDGS

DGS

DDDDGS

GS

D

mAkV

RVI

VVVkIVV

RIVV

0

0

6212

12212

Mosfets de Tipo IncremnetalArreglo de polarización por divisor de voltaje

• Aplicando LKV en la malla inferior:

sDGGS

RsGGS

RsGSG

RIVVVVVVVV

0

21

2

RRVRV DD

G

)(

0

DSDDDDS

RRDDDS

DDRDSRs

RRIVV

VVVV

VVVV

DS

D

• El hecho de que IG = 0mA da por resultado la siguiente ecuación para VGG como se deriva a partir de una aplicación de la regla del divisor de voltaje.

• Para la sección de salida:

Ejercicio

Determine ID(Q), VGS(Q) y VDS para la red de la figura:

Solución:

VV

VV

mAI

DS

GS

D

Q

Q

4.14

5.12

7.6

Ejercicio

Determine ID(Q), VGS(Q) y VDS para la red de la figura:

Solución:

VV

VV

mAI

DS

GS

D

Q

Q

4.14

5.12

7.6

Tabla de Resumen Configuraciones de Canal-N

Tabla de Resumen Configuraciones de Canal-N

Tabla de Resumen Configuraciones de Canal-N

Fets de Canal-P

• Para el caso de FETs de canal-p, se utiliza una imagen en espejo de las curvas de transferencia, además, las direcciones definidas de las co- rrientes se invierten

• Gracias a las similitudes entre el análisis de dispositivos de canal-n y canal-p, es posible asumir un dispositivo de canal-n e inveritr el voltaje de alimentación para efectuar el análisis completo.

Fets de Canal-P

Diseño

• No sólo se encuentra limitado por condiciones de dc.

• Condiciones que intervienen: -> Área de Aplicación. -> Nivel de Amplificación buscado. -> Potencia de la señal -> Condiciones de operación.

• Por ahora se considerará establecer las condiciones de dc seleccionadas.

• Por lo general, una buena práctica de diseño para amplificadores lineales es seleccionar puntos de operación que no alcancen las regiones de nivel de sa- turación (IDSS) o de corte (VP).

• En particular, si se solicitan niveles de resistencia, el resultado generalmente se obtendrá simplemente al aplicar la ley de OHM.

Ejercicio

Para la red de la figura, se precisan los niveles de VDQ y de IDQ. Determine los valoresrequeridos de RS y RD.

Solución:

kRkR

S

D

4.02.3

Ejercicio

Para la configuración de polarización por divisor de voltaje de la figura, si VD = 12V y VGS(Q) = -2V, determine el valor de RS.

Solución:

kRS 35.3