JFET, conociendo las características del transistor JFET.


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El transistor JFET es un dispositivo mediante el cual se puede controlar el paso de una cierta cantidad de corriente haciendo variar una tensión, esa es la idea principal; existen 2 tipos de JFET los de canal n y los de canal p, se comentará para el caso de JFET de canal n, lo que se comente para el de canal n, es similar para el de canal p, la diferencia será el sentido de las corrientes y las tensiones sobre el JFET; constan de 3 pines, los cuales reciben los nombres de drenaje(D), compuerta(G) y fuente(S); lo que hace el JFET es controlar la cantidad de corriente que circula entre el drenaje y la fuente, esa corriente se  controla mediante la tensión que exista entre la compuerta y la fuente._2N3819

En la imagen anterior se muestra un JFET de canal n, en este caso el 2N3819, se muestran los 3 pines que tiene con sus nombres, el orden va depender del JFET, se tiene que ver su hoja de datos para conocerlos. 

Están fabricados con materiales semiconductores tipo n y tipo p, al igual que los diodos; la figura que sigue es una representación para comprender como están distribuidos los materiales semiconductores para  el de canal n y el de canal p, y las conexiones de los pines a estos semiconductores, la figura servirá para tener una idea del comportamiento del JFET.

 JFET

A partir de aquí se va a comentar para el caso del JFET de canal n, pero la idea es similar para el caso del de canal p; en la figura anterior se puede ver que para el JFET de canal n, al material semiconductor tipo n se le han conectado en extremos opuestos el drenador(D) y la fuente(S), mientras el material tipo p se conecta a la compuerta(G), se observa que hay un paso o un canal entre el drenador y la fuente, formado por el semiconductor tipo n de allí el nombre de canal n, el cual está rodeado por el material semiconductor tipo p, entre la compuerta y la fuente se forma un diodo, en el transistor JFET lo que se hace es polarizar en inversa este diodo, para el caso del JFET de canal n la tensión de polarización de dicho diodo tiene que ser negativa y a lo mucho igual a cero, se la representa como VGS (tensión compuerta fuente), lo que se logra al hacer esto es que la región de agotamiento del diodo se puede controlar variando la tensión VGS, cuando la VGS=0 la región de agotamiento del diodo será mínima y el canal n será lo mas ancho que pueda; si poco a poco la tensión VGS se hace negativa, esta hará que la región de agotamiento del diodo crezca, ya que el diodo se polariza en inversa, esto a su vez hace que el canal semiconductor se angoste, llegará un momento que la VGS sea lo suficientemente negativa que hará que la región de agotamiento sea tan grande como para que el canal semiconductor desaparezca o se cierre; a esa tensión se le conoce como tensión compuerta fuente de apagado o de corte del JFET y se representa como VGSoff.

JFET canaln

Para polarizar un JFET de canal n, de la batería o fuente de alimentación VGG que se use entre la compuerta y la fuente se conectará su polo negativo hacia la compuerta(G) y hacia la fuente(S) su polo positivo; la batería o fuente de alimentación VDD que se conecta entre el drenaje y la fuente, es la encargada de suministrar la corriente que se controla con la VGS, VDD se conecta con su polo positivo en el drenaje(D) y el negativo a la fuente(S); si el JFET es de canal p las conexiones de las alimentaciones se inverten, tal como se ve en la imagen siguiente.

polarización JFET de canal n

De la figura anterior se puede ver que al estar polarizado el diodo entre la compuerta y la fuente en inversa, la corriente que se aparece a través de la compuerta IG es muy pequeña, del orden de los nA, por eso se considera que IG=0, también es por este motivo que se dice que el JFET tiene una alta impedancia de entrada, propiedad que se aprovecha en los amplificadores basados en el JFET; la corriente que circula entre el drenaje y la fuente se conoce como corriente de drenaje ID, el valor de esta corriente depende del valor de la tensión VGS; como se ha visto anteriormente al hacer variar la VGS se logra que la región de agotamiento aumente o disminuya, lo que hace que el canal por el que circula la corriente de drenaje ID disminuya o aumente, al disminuir o aumentar el canal se controla la cantidad de ID que circula por el JFET; esta es la forma que se controla la corriente por tensión con el transistor JFET.

Cuando VGS=0 la región de agotamiento será mínima, en este caso si la tensión entre el drenaje y la fuente VDS se aumenta la corriente de drenaje ID aumentará también, pero llegará un momento que la corriente ID deje de aumentar por mas que se aumente la VDS, en ese momento se dice que el JFET se ha saturado (en un JFET la VDS tiene un límite que si se sobrepasa el JFET se dañará, ese valor máximo para VDS se encuentra en su hoja de datos), a esa corriente ID que ya no aumenta mas se la conoce como corriente de drenaje fuente de saturación la cual se simboliza como IDSS, es un dato muy importante característico de los JFET que se encontrará en su hoja de datos; cuando la VGS=VGSoff la corriente ID=0, como se puede ver la ID variará desde un mínimo de 0A hasta un máximo de IDSS y todo esto controlado por la VGS.

Por ejemplo si se ve la hoja de datos del JFET de canal n 2N3819 se verá que VDSmáx=25V, si se pasa de este valor posiblemente se dañe el JFET, también se ve que IDSS esta entre 2mA y 20mA esto varía porque los JFET así sean de la misma familia presentan este tipo de variaciones, por ejemplo puede que un 2N3819 tenga una IDSS=5mA y en otro 2N3819 sea IDSS=14mA; para la tensión de corte es decir la VGSoff la hoja de datos dice que será como máximo -8V;  en la hoja de datos también aparece un dato al que se le llama corriente compuerta fuente inversa IGSS que para este caso tiene un valor de 2nA, esta vendría a ser la corriente por la compuerta, pero como se ve es una cantidad muy pequeña, por ejemplo esta se a medido para  una VGS=-15V según la hoja de datos, como se ve para una tensión de VGS=-15V se tiene IG=2nA, es de suponer que para una VGS=-5V  la corriente IG será mucho menor por eso se puede considerar que IG=0, con este dato se puede calcular la impedancia de entrada de este JFET sería así:

Rent=Zent=|(VGS)/(ID)|

Zent=|(-15V)/(2nA)|

Zent=7500MΩ

Como se ve la impedancia de entrada es un valor muy grande en este caso 7500M, esta es una característica de los JFET; se deja un vídeo donde se comentó sobre la impedancia de entrada del JFET.

La siguiente es la representación simbólica de los JFET

simbolos

El circuito de polarización visto anteriormente ahora con los símbolos quedaría así:

 

 polari jfet

Sobre este tema se prepararon dos vídeos se dejan a continuación:

Transistor JFET 1  Conociéndolo parte 1

Transistor JFET 2  Conociéndolo parte 2

 

 Siguiente: Pruebas con el JFET

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