El JFET, Pruebas con el transistor jfet


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Una forma de familiarizarce con el JFET es haciendo pruebas, medidas en el JFET, un inicio puede ser por ejemplo mantener la tensión compuerta fuente VGS=0, luego variar la tensión drenaje fuente VDS y ver como varía la corriente de drenaje ID, lo que si hay que tener en cuenta y ver en la hoja de datos es cual es el valor de la VDSmáx que se le puede aplicar al JFET que se esté utilizando para no dañar el transistor. El circuito que se puede utilizar es el siguiente:

circuito de prueba 1

Como se puede ver en el circuito propuesto la tensión VGS=0, la tensión VDS será variable del que se pueden ver sus valores con la ayuda del voltímetro, ese voltaje variable lo proporcionará la fuente de alimentación VDD, la corriente ID a través del drenaje se mide con el amperímetro, en un inicio la VDS será la mínima que proporcione VDD por ejemplo VDS1, para esta tensión se tendrá un valor de ID1, luego se aumenta la tensión poco a poco por ejemplo a VDS2 al cual le corresponderá un valor de corriente de ID2, se verá que en un principio estos cambios son en forma lineal, es decir si VDS aumenta entonces ID aumenta en forma proporcional, esto es se cumple la ley de Ohm, en este caso se dice que el JFET se encuentra polarizado en la región ohmica; si se sigue aumentando VDS se verá que llega un momento en que la corriente ID ya no aumenta en forma lineal, si no que tiende a no cambiar o cambia muy poco por mas que se aumente el valor de VDS, en ese momento se dice que el JFET se ha saturado, esa corriente que se mida es la máxima cantidad de corriente que podrá conducir el JFET, a esa corriente se la llama corriente drenaje fuente de saturación IDSS, y a la tensión VDS a partir de la cual se ve que la corriente de drenaje ya no cambia, es decir ID=IDSS se la conoce como tensión de estrangulamiento y se simboliza como Vp, mayormente los valores obtenidos en forma experimental no coinciden de un dispositivo a otro aun sean de la misma familia, esto es normal, pero los valores obtenidos se encontrarán dentro del rango que se especifica en la hoja de datos del JFET utilizado.

Después de realizar esas medidas y llevarla a un gráfico de ID vs VDS se obtendrá algo como se muestra a continuación:

Gráfica de salida

En el siguiente vídeo se pone en práctica lo aquí comentado, en el se ve como se obtienen los valores en un circuito real, y luego la forma en que se puede obtener el gráfico de salida; para las pruebas se utilizó el JFET de canal n 2N3819.

 

Se ha visto la forma en que se puede conocer la máxima corriente IDSS que llega conducir un JFET, esa corriente obtenida ya no se puede variar una vez que se alcanzó la tensión de estrangulamiento Vp, si se aumenta VDS la corriente ya no aumentará; ahora si se deja VDS en un valor mayor que Vp pero sin pasarse de la VDSmáx que indica la hoja de datos, se puede variar la corriente de drenaje desde el máximo que es ID=IDSS hasta un mínimo que será ID=0, esto se logrará variando la VGS; para ver esto en la práctica se colocará una fuente negativa variable entre la compuerta y la fuente, habrá que ver nuevamente la hoja de datos para no pasarse en cuanto al valor de la VGS, el circuito que se usará es el siguiente:

circuitode prueba 2

La tensión VGG procederá de una fuente de continua negativa, que se puede fabricar por ejemplo con el LM337T, es necesario que la fuente sea negativa porque se trata de un JFET de canal n, ya se ha comentado que la forma de polarizar la compuerta es con una tensión negativa; también se puede usar una fuente de alimentación VGG variable positiva, lo único que hay que hacer es conectar el polo positivo de VGG al común que será el negativo de VDD, y el polo negativo de VGG a la compuerta, no se provocará cortocircuito porque la impedancia de entrada del JFET será la carga de la fuente VGG, este tipo de conexiones de fuentes se ve cuando se estudia las leyes de Kirchoff.

En la malla de la entrada, cuando VGS=0 la corriente del drenador será ID=IDSS, si la VGS se hace poco a poco negativa la ID empezará a disminuir, por ejemplo para un valor VGS=-VGS1 la corriente será ID=ID1, entonces la corriente de saturación cuando VGS=-VGS1 será ID1, si se sigue haciendo mas negativa la VGS por ejemplo hasta VGS=-VGS2 la corriente disminuirá hasta ID=ID2, entonces cuando VGS=-VGS2 la corriente de saturación será ID2, se irá viendo que al hacer cada vez mas negativa la VGS se provoca que la corriente de drenaje fuente con la cual el JFET se sature es cada vez menor, llegará un momento en que ID=0, esa VGS para cuyo valor ID=0, se le conoce como tensión compuerta fuente de corte y se le representa como VGScorte o VGSoff, el cual es un valor negativo y cuyo valor absoluto es igual a la Vp, es decir |VGSoff|=Vp; en este caso la variación de la ID vs VGS no es lineal, una vez obtenidas una cantidad de medidas y sus coordenadas se unan en un gráfico se verá que el gráfico obtenido corresponde a una parábola, de allí que se diga que el JFET es un dispositivo que obedece a una ley cuadrática; se ve que variando la VGS se logra variar la ID, en otras palabras se está controlando la cantidad de corriente que circula por el drenador ID mediante la VGS; eso es lo que hace un JFET.

Hay que darse cuenta que el cambio en la corriente ID con respecto a la VGS es propia del dispositivo, no importa en que circuito este el JFET, siempre que le llegue una tensión VGSx, a esa tensión le va corresponder una corriente IDx. la corriente del drenaje solo depende de la tensión compuerta fuente, siempre y cuando la VDS sea mayor a Vp.

En la siguiente figura se observa la gráfica que se obtiene en la entrada y a su vez como afecta esta al gráfico de salida cuando se varía la VGS, manteniendo VDS>>Vp; la parte de la gráfica de salida que corresponde a las representaciones de como va variando la corriente de saturación del JFET, se le llama la zona activa y es en este lugar que se debe polarizar el JFET cuando se le quiere usar como amplificador.

Grafica de transferencia

En el siguiente vídeo se pone en práctica lo comentado para lo obtener la gráfica de entrada y sus efectos sobre la gráfica de salida, en el se ve como se obtienen los valores en un circuito real, y la forma en que se puede obtener los gráficos; para las pruebas se utilizó el JFET de canal n 2N3819.

En el vídeo se puede ver como se obtiene la gráfica de transferencia para el JFET 2N3819, los resultados obtenidos se representan en la siguiente figura:

Gráfica de transferencia del 2N3819

Va a ocurrir que si cambiamos el 2N3819 utilizado en este experimento por otro 2N3819, las medidas obtenidas cambiarán, eso es normal, lo que se cumplirá es que estarán dentro de los rangos que indica su hoja de datos.

Estas mismas gráficas también se pueden obtener si se deja a un valor fijo la VGS, siempre y cuando este entre la VGSoff y VGS=0, luego se puede variar la VDS desde cero hasta un valor que no se pase de VDSmáx, mientras se va aumentando el valor de VDS desde 0, se verá por ejemplo que si se deja VGS=-1V, llegará un momento en que la ID se hace constante o tiende a ser constante, y esa corriente en este caso es ID=4,7mA, lo mismo para los demás valores de VGS, esa forma de proceder lo puedes ver en el siguiente vídeo.

Es importante comprender la gráfica transferencia si se quiere ir mas allá con el JFET, y será el tema que se tratará a continuación.

 

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