Transferencia, curvas del transistor JFET


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Curva de transferenciaLa curva que resulta de al unir los puntos que se obtienen al realizar las medidas en la malla de entrada del circuito visto en el  tema anterior, se conoce como curva de transferencia o de transconductancia, esto porque se transfiere corriente ID por el drenador del JFET en este caso uno de  canal n, al variar la VGS, en otras palabras sería algo así, la corriente que se circule por el drenador va a depender de la tensión que este presente entre la compuerta y la fuente; como se ve es una curva parabólica y esa curva obedece en forma aproximada a una ecuación cuadrática,  se dice aproximada porque en los circuitos con JFET reales los valores obtenidos con la ecuación muchas veces se alejan del valor medido, esta ecuación es conocida como ecuación de Shockley.

Para cualquier circuito que se realice con un JFET será necesario tener a mano la curva de transferencia, algunas hojas de datos traen la curva de transferencia, pero es mas útil si la obtiene uno mismo y esta se consigue con la ayuda de esa ecuación.

En la figura se ve la ecuación de Schockey, con la cual se puede calcular la ID si se conoce el valor de VGS, o también se puede calcular VGS si se conoce el valor de ID, el valor de IDSS y el de VGScorte serán valores conocidos ya que se encuentran en la hoja de datos del JFET que se esté utilizando.

Para poder trazar la curva de transferencia se necesita conocer al menos 4 puntos que estén sobre la gráfica, dos de los cuales serán IDSS y el otro VGScorte, con estos valores y con la ecuación de Shockley se pueden calcular 2 puntos mas que ayudan a trazar la curva de transferencia, uno de ellos se calcula por ejemplo cuando la VGS sea la mitad de la VGScorte, reemplazando esto en la ecuación se obtiene que para VGS=VGScorte/2 la ID=IDSS/4; el otro punto se halla si se reemplaza ID=IDSS/2, en este caso  al despejar se obtiene que el valor de la VGS=(0,3)*VGScorte.

Por ejemplo, para trazar la curva de transferencia para el 2N3819, lo primero que se necesita es su hoja de datos, que se puede ver aquí, se ve que su IDSS varía entre 2mA y 20mA pero tiene un valor típico de 10mA que será el que se utilizará, entonces IDSS=10mA cuando VGS=0, también se ve que VGScorte típica es  de -3V que será el  utilizado, entonces VGScorte=-3V cuando ID=0; en realidad se puede utilizar cualquier otro valor que esté dentro de los rangos que indique la hoja de datos, lo que pasará es que en algunos casos el resultado se desviará un poco mas un poco menos del valor real, ya se tienen 2 puntos para trazar la curva de transferencia; los otros 2 puntos se hallarán con la ecuación de Shockley  y se hará tal como se comentó en el párrafo anterior, para VGS=VGScorte/2 esto es VGS=-1,5V le corresponde ID=ID/4 lo cual es ID=2,5mA, para ID=IDSS/2 esto es para ID=5mA le corresponde VGS=(0,3)*VGScorte lo cual es VGScorte=-0,9V; ya se tienen los 4 puntos necesarios para trazar la curva de transferencia los cuales tienen las siguientes coordenadas: (-3,0) (-1.5,2.5) (-0.9,5) y (0,10); el resultado es el que se ve en la figura adjunta.

 Esta es la curva de transferencia que se utilizará para obtener los circuitos de polarización del JFET 2N3819, que es con el cual se realizaran los circuitos de prueba que se irán viendo en los vídeos del JFET, los cuales se resolverán en forma geométrica, por ejemplo si se quiere conocer cual es el valor de la ID cuando VGS=-2V, se ubica este valor sobre el eje de VGS y a partir de allí se traza una paralela al eje de ID hasta que corte a la curva, desde el punto donde la curva fue cortada se traza una paralela al eje VGS hasta que se corte el eje ID, el valor donde ID fue cortado será el valor de la corriente de drenaje para VGS=-2V, en este caso ID=1,2mA; así es como se procederá para hallar ID o VGS cuando se conozca algunos de ellos.

También se puede usar la ecuación de Shockley para encontrar ID o VGS, pero habrá circuitos en los cuales esta ecuación se complicará como se verá mas adelante.

A continuación se deja el vídeo que se preparó justamente para comentar sobre este tema, en el se ve la manera en que se procederá para obtener la curva de transferencia para un JFET, esta demás decir que la idea es la misma para cualquier JFET que se utilice, tanto para uno de canal n como para el de canal p.

 

Veamos el caso de un JFET de canal p, hay que recordar que para estos las conexiones de las fuentes de alimentación se deben invertir tal como se ve en el la figura,polarización de JFET de canal p por ejemplo el 2N5460 del cual su hoja de datos se encuentra aquí; se ve que la IDSS está entre -1mA y -5mA para trazar la curva de transferencia se usará el promedio ya que en este caso no aparece el valor típico, entonces la IDSS=-3mA cuando VGS=0; también se ve que VGScorte está entre 0,75V y 6V igual usaremos el promedio por lo cual VGScorte=3V cuando ID=0; los otros 2 puntos se hallarán con la ecuación de Shockley  y se hará tal como se comentó anteriormente, para VGS=VGScorte/2 esto es VGS=1,5V le corresponde ID=ID/4 lo cual es ID=-0,75mA, para ID=IDSS/2 esto es para ID=-1,5mA le corresponde VGS=(0,3)*VGScorte lo cual es VGScorte=0,45V; ya se tienen los 4 puntos necesarios para trazar la curva de transferencia del JFET de canal p 2N5460 los cuales tienen las siguientes coordenadas: (3,0) (1.5,-0.75) (0.45,-1,5) y (0,-3).

En la hoja de datos del 2N5460, se ve que están representados los gráfico de transferencia (entrada) y el gráfico de salida, en ellos se ha representado la ID que es negativa en el lugar que normalmente le corresponde a los valores positivos, es decir se esta representando a los valores negativos como aquellos puntos que están sobre el eje de la VGS, lo mismo han hecho con la VDS han representado los valores negativos donde normalmente se representan las valores positivos, se procede de igual manera en la siguiente figura, esto con el fin de que se pueda ver la similitud con el caso de los JFET de canal n, de allí que anteriormente se halla comentado que lo que se vea para el caso de los JFET de canal n, servirá para los JFET de canal p, con la única diferencia que las fuentes VDD y VGG habrá que conectarlas en forma invertida y al medir la corriente ID en el sentido del drenaje hacia la fuente dará un valor negativo, además IG=0.

Gráficade transferencia del 2N5460

 

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