55223970 Polarizacion FET Y MOSFET2
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Autores: Eduardo Illescas Ing. Rene Ávila Materia:Laboratorio de Analógica II Ciclo:5 to Ciclo Tema: Transistor FET Y MOSFET Objetivos: 1.1) Verificar los siguientes tipos de polarización de un transistor FET 1.1.1)Polarización con dos fuentes 1.1.2)Polarización con resistencias de sourse 1.1.3)Autopolarización sin resistencia de sourse 1.1.4)Polarización con divisor de tensión 1.1.5)Polarización con fuente positiva y negativa 1.1) Diseñar calcular y comprobar el funcionamiento de la polarización de transistor MOSFET incremental 1.2) Diseñar calcular y comprobar el funcionamiento de la polarización de transistor MOSFET decremental Nota: todas los siguientes circuitos deben tener el punto de traajo a la salida al centro de la recta de carga; con una tolerancia de ± 0,5 v 1. Marco Teórico: Un JFET de canal N se fabrica difundiendo una región de tipo P en un canal de tipo N, tal y como se muestra en la Figura 1. A ambos lados del canal se conectan los terminales de fuente (S, Source) y drenaje (D, Drain). El tercer terminal se denomina puerta (G, Gate). Los símbolos de este tipo de dispositivos son: Figura 1: Esquema del transistor JFET de canal N
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Autores: Eduardo IllescasIng. Rene Ávila Materia:Laboratorio de Analógica IICiclo:5to Ciclo
Tema: Transistor FET Y MOSFETObjetivos:
1.1) Verificar los siguientes tipos de polarización de un transistor FET
1.1.1)Polarización con dos fuentes1.1.2)Polarización con resistencias de sourse1.1.3)Autopolarización sin resistencia de sourse1.1.4)Polarización con divisor de tensión1.1.5)Polarización con fuente positiva y negativa
1.1) Diseñar calcular y comprobar el funcionamiento de la polarización de transistor MOSFET incremental
1.2) Diseñar calcular y comprobar el funcionamiento de la polarización de transistor MOSFET decremental
Nota: todas los siguientes circuitos deben tener el punto de traajo a la salida al centro de la recta de carga; con una tolerancia de ± 0,5 v
1.Marco Teórico:
Un JFET de canal N se fabrica difundiendo una región de tipo P en un canal de tipo N, tal y como se muestra en la Figura 1. A ambos lados del canal se conectan los terminales de fuente (S, Source) y drenaje (D, Drain). El tercer terminal se denomina puerta (G, Gate).
Los símbolos de este tipo de dispositivos son:
Figura 1: Esquema del transistor JFET de canal N
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Figura 2: Símbolos de los transistores JFET
Las explicaciones incluidas en este capítulo se refieren fundamentalmente al transistor NJFET, teniendo en cuenta que el principio de operación del PJFET es análogo.
Principio de operación del NJFET
A continuación se explica cómo se controla la corriente en un JFET. Al igual que sucede con los transistores BJT el JFET tiene tres regiones de operación:
• Región de corte
• Región lineal
• Región de saturación
Es preciso hacer notar que en este caso, la saturación alude a un fenómeno completamente distinto al de los transistores BJT.
Características de salidaAl variar la tensión entre drenador y surtidor varia la intensidad de drenador permaneciendo constante la tensión entre puerta y surtidor.
En la zona óhmica o lineal se observa como al aumentar la tensión drenador surtidor aumenta la intensidad de drenador.
En la zona de saturación el aumento de la tensión entre drenador y surtidor produce una saturación de la corriente de drenador que hace que esta sea constante. Cuando este transistor trabaja como amplificador lo hace en esta zona.
La zona de corte se caracteriza por tener una intensidad de drenador nula.
La zona de ruptura indica la máxima tensión que soportará el transistor entre drenador y surtidor.
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Es de destacar que cuando la tensión entre puerta y surtidor es cero la intensidad de drenador es máxima.
Características de transferencia
Indican la variación entre la intensidad de drenador en función de la tensión de puerta.
Especificaciones de los FET
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En las hojas de características de los fabricantes de FETs encontrarás los siguientes parámetros (los más importantes):
VGS y VGD.- son las tensiones inversas máximas soportables por la unión PN.
IG.- corriente máxima que puede circular por la unión puerta - surtidor cuando se polariza directamente.
PD.- potencia total disipable por el componente.
IDSS.- Corriente de saturación cuando VGS=0.
IGSS.- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unión puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso.
Desventajas:
• Su ganancia de voltaje es mucho menor que en el BJT• Es susceptible al daño en su manejo• Su ancho de banda o respuesta en frecuencia es menor que en el
BJT para este tipo de dispositivos.
Ventajas:
• Su impedancia de entrada es extremadamente alta• Su tamaño físico es aproximadamente un 20 o 30% del espacio
que ocupa un BJT.• Su consumo de potencia es mucho más pequeño que la del BJT• Su velocidad de conmutación es mucho mayor que las del BJT• Es menos ruidoso que el BJT.• Es afectado en menos grado por la temperatura
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1.Explicación de la práctica:
2. Cálculos y Esquemas:
3.1) Polarización con dos fuentes
Datos:Idss=13mAVp=-4,3vId=6mAVDS=6vVDD=10v
Incógnitas:ID= ?RD= ?VGS= ?
Solución:
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RG= 1MΩID= IDSS*(1-VGSVP)26mA= 10mA*1-VGS-42VGS= -1.2vVDD= ID.RD+VDSRD= VDD-VDSID=56mARD= 769kΩ
3.2) Polarización con resistencias de sourse
Datos:Idss=14,7mAVp=-4,8vID=7,35mAVDS=5vVDD=10v
Incógnitas:ID= ?RD= ?RS= ?VGS= ?
Solución:RG= 1MΩID= IDSS*(1-VGSVP)27,35mA= 14,7mA*1-VGS-4,82VGS= -1.4vRS= VGSID=-1,4V7,35mA RS= 190kΩ
VDD= ID.RD+VDS+VRSRD= VDD-VDS-VRSID=3,627,35mA RD= 491,156kΩ
3.3) Autopolarización sin resistencia de sourse
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Datos:Idss=12mAVp=-4,8vVDS=5vVDD=10v
Incógnitas:ID= ?RD= ?RS= ?VGS= ?
Solución:RG= 1MΩID≈ IDSSRD= VDD-VDSID=512mA RD= 416,66kΩ
3.4) Polarización con divisor de tensión
Datos:Idss=12Vp=-4vVDS=5vVDD=10vVGS= -1,7v
Incógnitas:RD= ?RS= ?R1= ?R2= ?ID= ?
Solución:RG= 1MΩID= IDSS*(1-VGSVP)2ID= 12mA*1--1,7-4,82ID= 7,9 mAVGS= VDD.R2R1+R2=10v.R1R1+R2R1=R2
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VG= VDD.R2R1+R2=10v.2VG=5 vR1=R2=2 MΩVG=VGS+ID.RSRS= VG-VGSID=5v-1,7v3,9mA RS= 846ΩVDD= ID.(RD+RS)+VDSRD= 0,7 v3,9mA RD= 435,8Ω
3.5) Polarización con fuente positiva y negativa.
Datos:Idss=12 mAId=6 mAVp=-4vVDS=5vVDD=12vVSS=-5v
Incógnitas:R1= ?R2= ?ID= ?
Solución:RG= 1MΩ
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ID= IDSS*(1-VGSVP)26 mA= 12mA*1-VGS-4,82 VGS= -1,7 vVGS=VSS+ID.RSRS= VG-VGSID=5v+1,7v6mA RS= 1 KΩVDD= ID.(RD+RS)+VDSRD= 4,83 v6 mA RD= 820 Ω
3.6) Polarización de transistor MOSFET incremental
3.7) Polarización de transistor MOSFET decremental
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1. Lista de Materiales e Instrumentos a utilizar:
2. Cuadro de cálculos medidos y simulados:
5.1) Polarización con dos fuentes
Calculados
Medoidos
VGS
-1,2 v
VGS
-1,32 v
VDS
5 v VDS
5,07 v
VRD
5 v VRD
5,02 v
ID 6 mA
ID 6,72 mA
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5.2) Polarización con resistencias de sourseÇ
Calculados Medoidos
VGS
-1,4 v VGS
-1,42 v
VDS
5 v VDS
4,75 v
VRD
3,60 v
VRD
3,02 v
VRS
1,39 v
VRS
1,22 v
ID 7,35 mA
ID 6,72 mA
5.3) Autopolarización sin resistencia de sourse
Calculados
Medoidos
VGS
0 v VGS
0 v
VDS
5 v VDS
4,44 v
VRD
5 v VRD
5,62 v
ID 12 mA
ID 10,62 mA
5.4) Polarización con divisor de tensión
Calculados
Medoidos
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VGS
1,7 v
VGS
1,4 v
VDS
5 v VDS
5,3 v
VRD
5 v VRD
5,62 v
VRS
ID 6 mA
ID 7,96 mA
5.5) Polarización con fuente positiva y negativa
Calculados
Medoidos
VGS
-1,17 v
VGS
-1,3 v
VDS
6 v VDS
5,52 v
VRD
4,87 v
VRD
5,2 v
VRS
6,17 v
6,29 v
ID 6 mA
ID 6,43 mA
5.6) Diseñar calcular y comprobar el funcionamiento de la polarización de transistor MOSFET incremental
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5.7) Diseñar calcular y comprobar el funcionamiento de la polarización de transistor MOSFET decremental
1.Análisis de datos y la practica en general:
En esta práctica no encontramos ningún inconveniente y el único al que le podríamos llamar problema o más bien un detalle que debemos tomar en cuenta es que al momento de conectar el transformador verificar que cumpla con la carga de nuestro circuito.
2.Conclusiones y Recomendaciones:
Una recomendación para realizar esta práctica es que al momento de empezar los cálculos con el condensador debemos tener en cuenta que la corriente cambia totalmente por lo que el valor del voltaje en también y de hecho es diferente al calculado sin el condensador.
Debido a los gráficos y valores de los esquemas, esta práctica está bien realizada puesto a que coincidieron los gráficos y mediciones, no en su totalidad pero si en lo que esperábamos.
A recommendation for practice is that when the calculations start with the capacitor should be noted that the current changes completely as the voltage on too and in fact is different than that calculated without the
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capacitor.
Because the graphics and values of the schemes, this practice is well done since it coincided graphs and measurements, not entirely but if what we expected.
3.Bibliografía:
4. Anexos:
Existen varios tipos de conexión del FET aquí analizaremos una vista rápida de los 3 principales que posee:
Polarización Fija.
De la figura se observa la gran inestabilidad que puede experimentar el punto de operación para el caso de los posibles cambios en los parámetros que puede presentar un FET aún cuando tratándose del mismo tipo ya que las técnicas de fabricación no son tan perfectas como para que IDSS y VGS off sean constantes de un dispositivo a otro.
Este tipo de polarización es la peor forma de polarizar a un JFET ya que
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el punto de operación (IDSQ, VDSQ) bastante es inestable.
Autopolarizacion.
La recta 1 representa una RS pequeña y proporciona un elevado valor de gm, ideal para una buena ganancia de corriente, la desventaja es la inestabilidad debido a los cambios en los parámetros del JFEt, como puede observarse.
La recta 2 ofrece las mejores condiciones tales que no compromete la inestabilidad y los valores de transconductancia, es decir, no se sacrifican una u otra.
La tercera grafica produce una buena estabilidad del punto de operación valores de gm bajos que se traduce en una baja ganancia de corriente.
Por de divisores de Voltaje
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De la figura puede observarse que este tipo de polarización es mejor que las dos anteriores debido a que ∆ IDSQ es menor, sin embargo para conseguir esto es necesario aplicar valores elevados de VDD para que VGG sea lo más grande posible y así el punto de operación sea más estable.
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