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Polarización del FET (2)
Transistor de Efecto de Campo
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Objetivos
Al final de este capítulo, usted será capaz de: – Comprender y reconocer las distintas formas de
polarización de un FET.– Realizar un análisis gráfico y matemático para
encontrar las variables de interés.
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Mosfets de Tipo Decremental
• Las aparentes similitudes entre las curvas de transferencias de los JFETs y los MOSFETs de tipo decremental permiten realizar un análisis parecido de cada uno en el dominio de dc.
• La diferencia es el hecho de que el MOSFET de tipo decremental permite puntos de operación con valores positivos de VGS y niveles de ID que exceden IDSS
• Para todas las configuraciones hasta aquí analizadas, el análisis es el mismo si el JFET se reemplaza por un MOSFET de tipo decremental.
• ¿Hasta dónde deberá extenderse la curva de transferencia hacia la región de valores positivos de VGS y hacia valores de ID mayores que IDSS? -> Parámetros del MOSFET. -> Línea de polarización resultante de la red.
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Ejercicio
Para el MOSFET de tipo decremental de canal-n de la figura, determine: a) ID(Q) y VGS(Q)
b) VDS
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Ejercicio Solución Gráfica
VVkmAVV
RRIVV
DS
DS
SDDDDDS
1.10)7508.1()1.3(18
)(
• Trazado de la recta.
• Intersectando la recta con la curva de transferencia se obtiene el punto Q. ID(Q) = 3.1 mA ; VGS(Q) = -0.8V
• Utilizando la ecuación para VDS:
mAVRVIVV
VVVmAI
S
GDGS
GSGD
2750
5.10
5.10
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Ejercicio
Repita el ejercicios anterior con RS = 150 Ω a) ID(Q) y VGS(Q)
b) VDS
Solución
VVkmAVV
RRIVV
VV
mAI
DS
DS
SDDDDDS
GS
D
Q
Q
18.3)1508.1()6.7(18
)(
35.0
6.7
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Ejercicio
Determine lo siguiente para la red de la figura: a) ID(Q) y VGS(Q)
b) VD
Solución:
VVkmAVV
RIVV
VV
mAI
D
D
DDDDD
GS
D
Q
Q
46.9)2.6()7.1(20
3.4
7.1
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Mosfets de Tipo Incremnetal
• Muy distintas a las encontradas para el JFET y para los MOSFETs de tipo decremental, ocasionando una solución gráfica muy distinta a la representada anteriormente.
• La corriente de Drenaje (ID) es 0A para los niveles VGS menores que el nivel de umbral VGS(th)
• Para niveles mayores que VGS(th), la corriente de drenaje estará definida por:
2)( )( ThGSGSD VVkI TThGS VV )(
2)()()( )( ThGSencendidoGSencendidoD VVkI
2)()(
)(
ThGSencendidoGS
encendidoD
VVI
k
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Mosfets de Tipo IncremnetalArreglo de polarización por retroalimentación
• El resistor RG proporciona un voltaje lo suficientemente grande a la compuerta para llevar al MOSFET al “encendido” (AC).
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Mosfets de Tipo IncremnetalArreglo de polarización por retroalimentación
• El resistor RG proporciona un voltaje lo suficientemente grande a la compuerta para llevar al MOSFET al “encendido” (AC). Dado que IG = 0 mA y VRG = 0V, se tiene la red equivalente.
DDDDGS
DDDDDS
RIVVRIVV
GSDSGD VVVV
VVD
DDD
mAIDDGS
GS
D
RVI
VV
0
0
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Ejercicio
Determine ID(Q) y VGS(Q) para el MOSFET de tipo incremental de la figura: Solución: Gráfica de Curva de Transferencia
Para VGS = 6V (entre 3 y 8 V):
23
23
2
2)()(
)(
1024.0
25106
)38(6
)(
VAk
VAVV
mAk
VVI
kThGSencendidoGS
encendidoD
mAIVVI
D
D
16.2)9(1024.0)36(1024.0 323
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Ejercicio
Determine ID(Q) y VDS(Q) para el MOSFET de tipo incremental de la figura: Solución: Gráfica de Curva de Transferencia
Para VGS = 10V (ligeramente mayor que VGS(Th)):
mAIVVI
D
D
76.11)49(1024.0)310(1024.0 323
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Ejercicio
Determine ID(Q) y VDS(Q) para el MOSFET de tipo incremental de la figura: Solución: Para la recta de polarización de red:
VVD
DDD
mAIDDGS
DGS
DDDDGS
GS
D
mAkV
RVI
VVVkIVV
RIVV
0
0
6212
12212
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Mosfets de Tipo IncremnetalArreglo de polarización por divisor de voltaje
• Aplicando LKV en la malla inferior:
sDGGS
RsGGS
RsGSG
RIVVVVVVVV
0
21
2
RRVRV DD
G
)(
0
DSDDDDS
RRDDDS
DDRDSRs
RRIVV
VVVV
VVVV
DS
D
• El hecho de que IG = 0mA da por resultado la siguiente ecuación para VGG como se deriva a partir de una aplicación de la regla del divisor de voltaje.
• Para la sección de salida:
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Ejercicio
Determine ID(Q), VGS(Q) y VDS para la red de la figura:
Solución:
VV
VV
mAI
DS
GS
D
Q
Q
4.14
5.12
7.6
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Ejercicio
Determine ID(Q), VGS(Q) y VDS para la red de la figura:
Solución:
VV
VV
mAI
DS
GS
D
Q
Q
4.14
5.12
7.6
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Tabla de Resumen Configuraciones de Canal-N
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Tabla de Resumen Configuraciones de Canal-N
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Tabla de Resumen Configuraciones de Canal-N
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Fets de Canal-P
• Para el caso de FETs de canal-p, se utiliza una imagen en espejo de las curvas de transferencia, además, las direcciones definidas de las co- rrientes se invierten
• Gracias a las similitudes entre el análisis de dispositivos de canal-n y canal-p, es posible asumir un dispositivo de canal-n e inveritr el voltaje de alimentación para efectuar el análisis completo.
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Fets de Canal-P
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Diseño
• No sólo se encuentra limitado por condiciones de dc.
• Condiciones que intervienen: -> Área de Aplicación. -> Nivel de Amplificación buscado. -> Potencia de la señal -> Condiciones de operación.
• Por ahora se considerará establecer las condiciones de dc seleccionadas.
• Por lo general, una buena práctica de diseño para amplificadores lineales es seleccionar puntos de operación que no alcancen las regiones de nivel de sa- turación (IDSS) o de corte (VP).
• En particular, si se solicitan niveles de resistencia, el resultado generalmente se obtendrá simplemente al aplicar la ley de OHM.
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Ejercicio
Para la red de la figura, se precisan los niveles de VDQ y de IDQ. Determine los valoresrequeridos de RS y RD.
Solución:
kRkR
S
D
4.02.3
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Ejercicio
Para la configuración de polarización por divisor de voltaje de la figura, si VD = 12V y VGS(Q) = -2V, determine el valor de RS.
Solución:
kRS 35.3