práctica pf2 modos de operación del transistor de efecto de campo

eLab, Laboratorio Remoto de Electrónica
ITESM, Depto. de Ingeniería Eléctrica
PRÁCTICA PF2
MODOS DE OPERACIÓN DEL TRANSISTOR DE EFECTO DE
CAMPO
OBJETIVOS
•
Conocer los diferentes modos de operación del transistor de efecto de campo y las
características que presenta este dispositivo al operar en cada uno de estos modos (zonas de
operación).
•
Analizar teóricamente y de forma experimental circuitos de polarización con transistores de
efecto de campo e identificar la zona de operación en cada caso.
1.1 INTRODUCCIÓN
Características de salida para un JFET
En la Figura 1(a) se muestra un JFET con voltajes de polarización aplicados entre compuertafuente y drenador-fuente. Al aplicar un voltaje de compuerta de cero VGG=VGS= 0V (corto circuito), la
corriente en el drenador ID se incrementa rápidamente conforme se incrementa el voltaje VDD=VDS,
hasta llegar al valor máximo establecido por IDSS (corriente drenador-fuente de saturación). Este valor
máximo se obtiene cuando el voltaje entre drenador-fuente es igual a VDS=Vp, este último se conoce
como voltaje de estrangulamiento del JFET. A partir de este voltaje el comportamiento de la corriente
ID se estabiliza y se vuelve casi constante (observe la Figura 1(b)).
ID
iD
D
G
-
Transistor
Q
VGS = 0
IDSS
+
VDD
S
-
VGG
+
0
(a)
Vp
vDS
(b)
Figura 1 (a) Polarización de un JFET canal N b) Curva característica que ilustra la corriente drenador
fuente de saturación (IDSS) y el voltaje de estrangulamiento VP.
La Figura 2 muestra el conjunto de curvas características y la característica de transferencia para
un JFET canal N, en ella se indican las diferentes zonas de operación: región de corte, zona activa;
región óhmica y voltaje de ruptura o avalancha.
-1-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
Zona activa.. La zona activa del JFET se localiza aproximadamente entre los voltajes
VDS ( sat ) < VDS < VDS (max) ; donde VDS(sat) es el voltaje drenador-fuente de saturación, cuando VDS supera
este valor el canal se estrecha y la corriente ID se vuelve casi constante. A medida que VGS se vuelve
más negativa (o más positiva para un JFET canal P) el estrangulamiento ocurre a valores inferiores de
VDS y la corriente de saturación se vuelve más pequeña. El límite superior de la zona activa lo impone
el voltaje VDS (max) que se conoce como voltaje de ruptura o avalancha y es función tanto de VDS como
de VGS (observe la Figura 2). La zona activa de operación también se conoce como región de
operación de amplificación, región de saturación o región de estrangulamiento (pinch-off region). En
esta región el JFET actúa aproximadamente como una fuente de corriente con un valor de ID casi
constante, siendo ID=IDSS el valor máximo alcanzado siempre que VGS=0V. Este dato es uno de los más
importantes del JFET ya que proporciona su limitación de corriente.
Limite entre zona activa
y óhmica
Voltajes de
estrangulamiento
iD
Característica
de
transferencia
IDSS
Región
Óhmica
VGS = 0
Región de ruptura
o avalancha
ZONA
ACTIVA
Región
de corte
VGS = VGS(corte)
vGS
VGS(corte)
0
Vp
vDS
VDS(max)
VDS(sat)
Figura 2. Curvas características del JFET en el que se muestran las zonas de operación.
Característica de transferencia. En la Figura 2 también se aprecia la característica de transferencia, la
cual es una gráfica de la corriente de drenador ID como función del voltaje compuerta-fuente VGS,
independiente del valor de VDS. Se advierte que la curva no es lineal dado que la corriente aumenta
rápidamente cuando VGS se aproxima a cero. La ecuación para esta gráfica es dada por:

VGS 
I D = I DSS 1 −
 V

GS ( corte ) 

2
Región óhmica. Esta zona también se denomina región controlada por voltaje. Cuando un JFET opera
en la zona óhmica actúa como una resistencia la cual puede ser controlada con el voltaje de compuertafuente VGS. Un valor aproximado de esta resistencia se puede evaluar como RDS=Vp/IDSS. En la Figura
2 se puede observar que su anchura depende del voltaje VGS y su comportamiento es casi lineal hasta
antes de alcanzar el voltaje de estrangulamiento.
-2-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
Región de corte. La región de corte ocurre cuando el voltaje compuerta-fuente VGS es igual o mayor en
magnitud a VGS(corte)=VGS(off)= -Vp, este valor de voltaje de compuerta-fuente reduce la corriente de
drenador casi a cero. Por lo que el canal de conducción del JFET desaparece.
Región de ruptura. La Figura 2 también muestra que los voltajes de ruptura o avalancha varían
conforme se modifican los voltajes VGS y VDS. El voltaje de ruptura decrece conforme se incrementa la
magnitud del voltaje compuerta-fuente (más negativo para un JFET canal N o más positivo para un
JFET canal P). Al incrementar el voltaje entre drenador-fuente más allá del voltaje de ruptura VDS(max),
la corriente de drenador ID se incrementa rápidamente con un pequeño incremento en VDS (cabe aclarar
que este fenómeno de ruptura o avalancha también ocurre en los diodos y transistores BJT).
Bibliografía
Libro de Texto:
• Microelectronics; Circuit Analysis and Design
Donal A. Neamen, McGraw Hill, 3rd Edition, 2007
Libros de Consulta:
• Electronic Devices
Thomas L. Floyd, Prentice Hall, 6th Edition, 2002
• Electronic Circuits; Analysis, Simulation, and Design
Norbert R. Malik, Prentice Hall, 1995
• Electronic Devices and Circuits
Robert T. Paynter, Prentice Hall, 7th Edition, 2006
1.2 ACTIVIDAD PREVIA
Instrucciones
Siga detalladamente las instrucciones para cada uno de los puntos que se presentan en la
presente actividad. Conteste y/o resuelva lo que se le pide en los espacios correspondientes para cada
pregunta. Hágalo de manera ordenada y clara, un punto muy importante es el respeto a las reglas de
ortografía. En el reporte agregue en el espacio asignado gráficas comparativas, análisis de circuitos,
simulaciones en computadora, ecuaciones, referencias bibliográficas, ejemplos, aplicaciones, según sea
el caso.
No olvide colocar una portada con sus datos de identificación así como los datos relacionados
con la práctica en cuestión, como número de práctica, titulo, fecha, etc.
Desarrollo de la actividad previa
I) Lea detenidamente el capitulo correspondiente de su libro de texto y conteste lo siguiente:
Polarización de los JFETs. El propósito principal de la polarización de un transistor de efecto de
campo consiste en la selección de un voltaje de CD de compuerta-fuente adecuado para establecer un
valor deseado de la corriente de drenador, y por consecuencia, un punto de operación Q apropiado. Este
-3-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
punto de operación puede ubicarse en la zona activa, en la región de corte o en la región óhmica. A
continuación se presentan algunas configuraciones básicas de los circuitos de polarización de JFETs
canal N.
+VDD
+VDD
+VDD
RD
RD
+
VG=0
VGS
RG
VDS
+
VDS
+
VGS
-
-
RG
-
-
RS
+
ID
VG
VDS
+
RD
R1
ID
IS
R2
RS
IS
RE
IE
-VEE
a)
Autopolarización
b) Polarización con
divisor de voltaje
c) Polarización mediante
fuente de corriente
Figura 3. Circuitos de polarización básicos para JFETs canal N
a) Mencione cada una de las características principales de estos circuitos de polarización.
b) Analice cada uno de estos circuitos y establezca las ecuaciones para el cálculo de los voltajes VGS,
VDS, VG. Realice el análisis para la corriente ID y en el circuito con polarización con fuente de corriente
establezca la ecuación para calcular IE.
II) Dibuje un circuito de polarización que permita a un JFET operar en la región óhmica. Explique la
operación de este circuito. ¿Explique el mecanismo que permite el control de la resistencia en dicha
región?
III) Considere el circuito de la Figura 3(a) con VDD=20V, RD=2KΩ, RS=200Ω y RG=50KΩ. Los
parámetros del JFET son IDSS=10mA y VGS(corte)=-5V (Vp=5 V). En base a esta información determine
el punto de operación Q con los valores de IDQ, VGSQ y VDSQ. Grafique las líneas de carga y la
característica de transferencia e indique en que zona de operación se encuentra operando el JFET.
-4-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
1.3 PROCEDIMIENTO
En esta sección se analiza un circuito en polarización de compuerta para un transistor de efecto
de campo y se determinan, a partir de las mediciones realizadas, los modos de operación en la región
óhmica, zona activa y en la región de corte. Este análisis se llevara a cabo realizando mediciones de
voltaje y corriente, en varios puntos de interés del circuito bajo prueba y a través de la interfase gráfica
del Laboratorio Remoto de Electrónica (eLab). Se realiza también un análisis teórico del circuito bajo
prueba y se comparan posteriormente estos resultados con los que arrojan las mediciones del mismo.
Para cada una de las mediciones y/o cálculos efectuados se deben agregar enseguida las
unidades respectivas, por ejemplo: para mediciones de voltaje utilizar V, mV, V (rms), etc; para las de
corriente A, mA, A (rms), etc; para frecuencia utilizar Hz o rad/s, según el caso.
JFETcanal N con polarización fija
A continuación se presenta el procedimiento que servirá de guía durante el análisis del circuito
de polarización con JFET que se ilustra en la Figura 4. Los valores de las fuentes VDD y VGG, se
determinaran dentro de la interfase gráfica del Laboratorio Remoto de Electrónica (eLab).
VDD
0.00 V
Los valores exactos de los resistores son
los siguientes:
RD
VD
2
D
1
RG
VGS
Los parámetros del JFET son los
siguientes:
2N4220A
G
RD=68 Ω
RS=68 Ω
RG=1 MΩ
IDSS=3.7 mA
VGS(corte)=-3V
Vp=3 V
S
-
0.00 V
+
VS
3
RS
Gnd
Figura 4. Circuito de polarización de compuerta para un transistor JFET canal N
I) Operación en la región óhmica
En esta sección del procedimiento se observará el comportamiento del JFET en la región
óhmica. Se medirá la resistencia óhmica que presenta el JFET en esta región, y además, se controlará
su valor mediante el voltaje de compuerta VGS. La importancia de esta aplicación radica en el hecho de
que es la base para el diseño de resistencias variables o fijas que son embebidas en circuitos integrados.
a) Resistencia en la región óhmica para VGS=0. Basado en el circuito que se muestra en la figura 4,
realice los siguientes ajustes en las fuentes de alimentación:
-5-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
•
Ajuste el voltaje de la compuerta a cero volts, VGS=0V
•
Ahora, ajuste el voltaje VDD como se indica en la siguiente tabla, para cada valor de VDD, mida el
voltaje entre drenador y fuente VDS y el voltaje en la resistencia de drenador. A partir de la
medicion de voltaje en la resistencia calcule la corriente de drenador ID.
Tabla I. Región óhmica para VGS= 0 V
Voltaje de drenador a fuente, VDS
Voltaje en R, VR
Corriente de drenador, ID
VDD = 0.3 V
VDS1=
VR1=
ID1=
mA
VDD = 0.5 V
VDS2=
VR2=
ID2=
mA
VDD = 0.7 V
VDS3=
VR3=
ID3=
mA
b) Grafica ID contra VDS en la región óhmica. Con los datos de la tabla anterior realice una grafica
que muestre el comportamiento de ID contra VDS. Anexe esta grafica en el siguiente espacio.
ID
VDS
0
Figura 5. Característica voltaje VDS contra corriente de drenador ID en la Región
óhmica.
• Observe la grafica obtenida en la Figura 5 ¿que puede concluir?
___________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________
c) Calculo de la resistencia en región óhmica. Con los datos de la tabla anterior calcule la resistencia
óhmica para VGS=0 V. Realice las operaciones que se indican a continuación.
Resistencia en zona óhmica RDS
RDS=
VDS 3 − VDS1
=___________________.
I D 3 − I D1
d) Resistencia en la región óhmica para VGS=-0.2 V. En esta sección se calculará el cambio en la
resistencia óhmica a medida que se incrementa la magnitud del voltaje de compuerta (más negativo).
Basado en el circuito que se muestra en la figura 4, realice los siguientes ajustes en las fuentes de
alimentación:
-6-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
•
Ajuste el voltaje de la compuerta a VGS=-0.2V
•
Ahora, ajuste el voltaje VDD como se indica en la siguiente tabla. Para cada valor de VDD, mida el
voltaje entre drenador y fuente VDS y el voltaje en la resistencia de drenador. A partir de la
medicion de voltaje en la resistencia calcule la corriente de drenador ID.
Tabla II. Región óhmica para VGS= -0.2 V
Voltaje de drenador a fuente, VDS
Voltaje en R, VR
Corriente de drenador, ID
VDD = 0.3 V
VDS1=
VR1=
ID1=
mA
VDD = 0.5 V
VDS2=
VR2=
ID2=
mA
VDD = 0.7 V
VDS3=
VR3=
ID3=
mA
e) Calculo de la resistencia en la región óhmica. Con los datos de la tabla anterior calcule la
resistencia óhmica para VGS=-0.2 V. Realice las operaciones que se indican a continuación.
Resistencia RDS para VGS=-0.2 V
RDS=
VDS 3 − VDS1
=___________________.
I D 3 − I D1
f) Resistencia en región óhmica para VGS=-0.6 V. En esta sección se calculará el cambio en la
resistencia óhmica a medida que se incrementa la magnitud del voltaje de compuerta (más negativo).
Basado en el circuito que se muestra en la figura 4, realice los siguientes ajustes en las fuentes de
alimentación:
•
Ajuste el voltaje de la compuerta a VGS=-0.6V
•
Ahora, ajuste el voltaje VDD como se indica en la siguiente tabla. Para cada valor de VDD, mida el
voltaje entre drenador y fuente VDS y el voltaje en la resistencia de drenador. A partir de la
medicion de voltaje en la resistencia calcule la corriente de drenador ID.
Tabla III. Región óhmica para VGS= -0.6 V
Voltaje de drenador a fuente, VDS
Voltaje en R, VR
Corriente de drenador, ID
VDD = 0.3 V
VDS1=
VR1=
ID1=
mA
VDD = 0.5 V
VDS2=
VR2=
ID2=
mA
VDD = 0.7 V
VDS3=
VR3=
ID3=
mA
g) Calculo de la resistencia en región óhmica. Con los datos de la tabla anterior calcule la resistencia
óhmica para VGS=-0.6 V. Realice las operaciones que se indican a continuación.
-7-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
Resistencia RDS para VGS=-0.6 V
RDS=
VDS 3 − VDS1
=___________________.
I D 3 − I D1
h) Conclusiones. En base a los resultados anteriores determine el intervalo en el que varia RDS
(resistencia en la región óhmica) a medida que el voltaje VGS cambia de 0V a -0.6V.
Variación de RDS con respecto a VGS
_________ ≤ RDS ≤ ___________
Para -0.6V <VGS< 0V la resistencia en la
región óhmica varia en el intervalo:
Este resultado indica que el objetivo de polarizar a un JFET en la región óhmica es para usarlo como un
resistor variable controlado por voltaje. En este caso el voltaje de control es VGS y su resistencia se
determina variando el punto de operación. Un circuito equivalente para el circuito bajo análisis al
operar en la región óhmica se ilustra en la Figura 6.
VDD
0.70 V
RD
2
VD
RDS
VS
3
RS
Figura 6. Circuito equivalente de polarización para el JFET cuando opera en la región óhmica.
II) Operación en la zona activa
En esta sección del procedimiento se observará el comportamiento del JFET en la zona activa.
Se seleccionan 3 puntos de operación en esta zona y se calcula en base a mediciones de voltaje el
comportamiento de la corriente de drenador ID y el del voltaje entre compuerta y fuente VDS .
a) Operación en la zona activa con VGS=0. Basado en el circuito que se muestra en la figura 4, realice
los siguientes ajustes en las fuentes de alimentación:
•
Ajuste el voltaje de la compuerta a cero volts, VGS=0V
•
Ahora, ajuste el voltaje VDD como se indica en la siguiente tabla. Para cada valor de VDD, mida el
voltaje entre drenador y fuente VDS y el voltaje en la resistencia de drenador. A partir de la
medicion de voltaje en la resistencia calcule la corriente de drenador ID.
-8-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
Tabla IV. Zona activa para VGS= 0 V
Voltaje de drenador a fuente, VDS
Voltaje en R, VR
Corriente de drenador, ID
VDD = 3 V
VDS1=
VR1=
ID1=
mA
VDD = 5 V
VDS2=
VR2=
ID2=
mA
VDD = 7 V
VDS3=
VR3=
ID3=
mA
• Observe la tabla anterior ¿Explique el comportamiento de la corriente de drenador ID? ¿Cuál es la
relación entre este comportamiento y el voltaje de estrangulamiento?
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
b) Corriente de saturación. Calcule teóricamente el valor de la corriente de saturación para estos
puntos de operación y compárela con las corrientes de drenador (ID1, ID2 e ID3) obtenidas directamente
de las mediciones.
Corriente de drenador para los tres puntos de
operación Q1, Q2 y Q3

VGS 
I D = I DSS 1 −
 V

GS ( corte ) 

2
ID=
(Resultado analítico)
• ¿Que tan diferente es el valor analítico en relación a los obtenidos de las mediciones? ¿cuál es la
causa o causas principales de estas diferencias? ¿Tendrá relación con las pendientes de las curvas
características presentes en la zona activa?
___________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________
c) Resistencia de corriente alterna entre drenador y fuente rds. El concepto de resistencia de
corriente alterna entre drenador y fuente rds fue tratado ampliamente en la práctica correspondiente a
curvas características de JFETs. Esta resistencia se calcula con la relación:
Pendiente de curva
característica
1
=
rds
rds =
∆VDS VDS 3 − VDS1
=
=
∆I D
I D 3 − I D1
donde para su calculo se han tomado los puntos de operación Q3 y Q1. Evalué la ecuación anterior y
calcule rds.
• Compare esta resistencia con la obtenida en la región óhmica y explique las diferencias.
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
-9-
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
d) Transconductancia en directa gm. A partir de los datos proporcionados durante la presente practica
y con el valor actual de VGS, calcule la transconductancia para cada uno de los puntos de operación.
Coloque sus resultados en la siguiente tabla.
Valor de la transconductancia gm para los puntos de operación
Q1, Q2 y Q3
gm =
2 I DSS 
VGS 
1−
| VGS ( corte ) |  VGS ( corte ) 
gm=
• ¿Cuál es la causa o causas de que qué este parámetro sea el mismo para los tres puntos de operación
(Q1, Q2 y Q3)? Justifique su respuesta.
___________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________
e) Voltaje de estrangulamiento VP. Manteniendo el voltaje VGS constante, reduzca el voltaje de la
fuente VDD por debajo de 3V (en intervalos de 0.1 V). Mida el voltaje de drenador a fuente VDS y el
voltaje en la resistencia, y calcule la corriente de drenador ID. Realice este procedimiento hasta que
encuentre el voltaje VDS de estrangulamiento.
“Resultado de la medición”
Voltaje VDS de estrangulamiento
VP =
f) Operación en la zona activa con VGS=-0.5 V. Basado en el circuito que se muestra en la figura 4,
realice los siguientes ajustes en las fuentes de alimentación:
•
Ajuste el voltaje de la compuerta a VGS=-0.5V
•
Ahora, ajuste el voltaje VDD como se indica en la siguiente tabla. Para cada valor de VDD, mida el
voltaje entre drenador y fuente VDS y el voltaje en la resistencia de drenador. A partir de la
medicion de voltaje en la resistencia calcule la corriente de drenador ID.
Tabla V. Zona activa para VGS= -0.5 V
Voltaje de drenador a fuente, VDS
Voltaje en R, VR
Corriente de drenador, ID
VDD = 3 V
VDS1=
VR1=
ID1=
mA
VDD = 5 V
VDS2=
VR2=
ID2=
mA
VDD = 7 V
VDS3=
VR3=
ID3=
mA
• Observe la tabla anterior y compárela con la obtenida con VGS=0 ¿Por que se redujo el valor de la
corriente de drenador ID en comparación a la obtenida cuando VGS=0? ¿se modificaron drásticamente
los valores de VDS en comparación a los obtenidos cunado VGS=0? Conteste estos cuestionamientos
junto con una justificación para sus respuestas en el siguiente espacio.
- 10 -
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
g) Corriente de saturación. Calcule teóricamente el valor de la corriente de saturación para estos
puntos de operación y compárelo con las corrientes de drenador (ID1, ID2 e ID3) obtenidas directamente
de las mediciones.
Corriente de drenador para los tres puntos de
operación Q1, Q2 y Q3

VGS 
I D = I DSS 1 −

 V
GS ( corte ) 

2
ID=
(Resultado analítico)
• En base a las mediciones realizadas ¿Considera que el valor de ID en la zona activa depende en gran
medida del voltaje VDS? Justifique su respuesta.
___________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________
h) Resistencia de corriente alterna entre drenador y fuente rds. Calcule ahora la resistencia de CA
para estos puntos de operación:
Pendiente de curva característica =
1
rds
rds =
∆VDS VDS 3 − VDS1
=
=
I D 3 − I D1
∆I D
donde para su calculo se han tomado los puntos de operación Q3 y Q1.
Compare esta resistencia con la obtenida para VGS=0.
Para VGS=0 V
Resistencia de CA rds
rds=
Para VGS=-0.5 V
rds=
• Explique el comportamiento que exhibe esta resistencia a medida que VGS se hace más negativa.
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
i) Transconductancia en directa gm. A partir de los datos proporcionados durante la presente practica
y con el valor actual de VGS, calcule la transconductancia para cada uno de los puntos de operación.
gm =
2 I DSS 
VGS 
1−
| VGS ( corte ) |  VGS ( corte ) 
Valor de la transconductancia gm para los puntos de operación
Q1, Q2 y Q3
Compare esta transconductancia con la obtenida para VGS=0 y coloque sus resultados en la siguiente
tabla.
- 11 -
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
Para VGS=0 V
Transconductancia gm
gm=
Para VGS=-0.5 V
gm=
• Explique el comportamiento que exhibe este parámetro a medida que VGS se hace más negativa.
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
j) Voltaje de saturación VP. Manteniendo el voltaje VGS constante, reduzca el voltaje de la fuente VDD
por debajo de 3V (en intervalos de 0.1 V). Mida el voltaje de drenador a fuente VDS y el voltaje en la
resistencia, y calcule la corriente de drenador ID. Realice este procedimiento hasta que encuentre el
voltaje VDS de estrangulamiento y compárelo con el obtenido para VGS=0V.
Para VGS=0 V
Voltaje VDS de estrangulamiento
VP =
Para VGS=-0.5 V
VP =
• Explique el comportamiento que exhibe este parámetro a medida que VGS se hace más negativa.
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
III) Operación en la región de corte
En esta sección del procedimiento se observará el comportamiento del JFET en la región de
corte. Se seleccionan 3 puntos de operación en esta zona y se calcula en base a mediciones de voltaje el
comportamiento de la corriente de drenador ID y el del voltaje entre compuerta y fuente VDS.
a) Basado en el circuito que se muestra en la figura 4, realice los siguientes ajustes en las fuentes de
alimentación:
•
Ajuste el voltaje de la compuerta a VGS=-3V
•
Ahora, ajuste el voltaje VDD como se indica en la siguiente tabla. Para cada valor de VDD, mida el
voltaje entre drenador y fuente VDS y el voltaje en la resistencia de drenador. A partir de la
medicion de voltaje en la resistencia calcule la corriente de drenador ID.
Tabla VI. Región de corte para VGS= -3 V
Voltaje de drenador a fuente, VDS
Voltaje en R, VR
Corriente de drenador, ID
VDD = 3 V
VDS1=
VR1=
ID1=
mA
VDD = 5 V
VDS2=
VR2=
ID2=
mA
VDD = 7 V
VDS3=
VR3=
ID3=
mA
• Observe la tabla anterior ¿Explique el comportamiento de la corriente de drenador ID? ¿Que sucede
con el voltaje VDS?
- 12 -
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
b) Corriente de saturación. Calcule teóricamente el valor de la corriente de saturación para estos
puntos de operación y compárelo con las corrientes de drenador (ID1, ID2 e ID3) obtenidas directamente
de las mediciones.
Corriente de drenador para los tres puntos de
operación Q1, Q2 y Q3

VGS 
I D = I DSS 1 −

 V
GS ( corte ) 

2
ID=
(Resultado analítico)
• ¿Que tan diferente es el valor analítico en relación a los obtenidos de las mediciones? ¿cuál es la
causa o causas principales de estas diferencias?
___________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________
• ¿Que aplicaciones de importancia considera usted posibles para esta zona de operación?
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
1.4 ACTIVIDADES Y CONCLUSIONES FINALES
1) Con los datos medidos directamente en la región óhmica y que corresponden a los de las Tablas I, II
y III, realice una grafica comparativa en donde se muestre el comportamiento del voltaje VDS contra la
corriente ID para los diferentes voltajes de compuerta aplicados. Esta grafica ilustrará el conjunto de
curvas características del JFET bajo estudio en la región óhmica. Una vez realizadas estas graficas
comparativas, indique que sucede con la pendiente de cada curva a medida que VGS se vuelve más
negativo. Para la realización de las graficas se sugiere que utilice el Excel, Matlab u algún otro
software.
2) Analice teóricamente el circuito bajo prueba en la zona activa para las siguientes condiciones
VDD=5V, VGS=-0.5V. Utilice los datos del JFET dados en la práctica y compare los resultados teóricos
con los obtenidos directamente a partir de las mediciones y que se muestran en la Tabla V. Se le pide
llenar la siguiente tabla.
“Resultado analítico”
“Resultado de la medición”
Corriente de drenador ID
Voltaje drenador fuente VDS
• ¿Que tan diferentes son los valores analíticos en relación a los obtenidos de las mediciones? ¿cuál
es la causa o causas principales de estas diferencias?
___________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________
- 13 -
PT6 – Modos de operación del Transistor de Efecto de Campo
3.- Con los resultados obtenidos directamente de las mediciones (Tablas IV y V) y con los voltajes de
saturación medidos para cada valor de VGS. Dibuje una aproximación para las dos curvas características
de voltaje VDS contra corriente ID. Indique en ella los puntos de operación Q1, Q2 y Q3 para la zona
activa y de corte; e indique también la ubicación de la región óhmica. Indique los valores de voltaje
(VDS ) y corriente (ID) en cada punto de operación. Indique también el valor del voltaje VGS para cada
curva. Dibuje las curvas características en el siguiente espacio.
4) El circuito con transistor estudiado en la presente práctica (ver Figura 4) utilizó un transistor de
efecto de campo canal N. Realice las modificaciones necesarias en el circuito de tal forma que ahora
utilice un transistor de efecto de campo canal P. Dibuje el circuito resultante a continuación.
(Dibuje aquí el circuito con transistor de efecto de campo
canal P)
5) Anote enseguida sus conclusiones generales de la presente práctica:
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
__________________________________________________________
- 14 -