MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Campus Pato Branco

Curso: Engenharia Elétrica

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

PR

Relatório V

Acadêmicos: Douglas Florio Ubeda

Edegar Luis Korb

Curso: Engenharia Elétrica

Disciplina: Eletrônica A

Professor: Carlos Marcelo de Oliveira Stein

PATO BRANCO – PR

Abril de 2013

1. RESUMO

A referente pratica, consiste na montagem de um circuito eletrônico

relativamente simples, composto por um resistor uma fonte de tensão e um

transistor FET BF245C.

O objetivo da construção deste circuito é determinar o ponto de saturação do

circuito. Com a fonte de tensão regulável aumenta se lentamente o valor da

tensão e sempre monitorando a tensão sobre o resistor, quando o valor da tensão

sobre o resistor não variar mais significativamente é que foi encontrado o valor de

saturação foi encontrado, recolhendo os valores de tensão sobre o resistor e VDS

pode se construir o gráfico IDxVDS.

2. INSTRUMENTOS E MATERIAIS

Foram utilizados os seguintes materiais:

Multímetro Digital ICEL MD-6510, Numero de Patrimônio: 141374;

Fonte FSCC-3003D DC POWER SUPPLY, Numero de Patrimônio: 129897

Um transistor FET BF245C;

Resistores diversos;

Cabos para conexão;

Matriz de Contatos.

3. MODELO

O nome de transistor de efeito de campo origina-se de seu princípio físico de

operação, pois o mecanismo de controle é baseado no estabelecimento de um campo

elétrico pela tensão aplicada no terminal de controle. Outra característica interessante

é que o FET é unipolar, ou seja, a condução de corrente acontece apenas por um tipo

de portador (elétrons ou lacunas), de acordo com o tipo de FET (canal n ou canal p).

Basicamente, existem dois tipos: o transistor de efeito de campo de junção (JFET –

Junction Field Effect Transistor) e o transistor de efeito de campo de porta isolada

(MOSFET – Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

Os transistores de efeito de campo operam em três regiões: de corte; de triodo; e

de saturação. A região de saturação é usada se o FET for operar como amplificador.

Para operar como chave, são usadas as regiões de corte e de triodo.

As regiões de operação são determinadas pelas tensões porta-fonte e dreno-

fonte.

3.1. Transistores JFET

Os transistores JFET consistem em uma fina camada de material tipo n ou tipo

p, dependendo do canal, com dois contatos ôhmicos, a fonte (S) e o dreno (D), e dois

contatos retificadores, denominados portas (G).

A condução de corrente em um JFET se dá pela passagem de portadores de

carga da fonte (S-Source) para o dreno (D-drain), através d o canal entre os elementos

da porta (G-Gate).

A polarização de um JEFT canal n é feita da seguinte forma: uma tensão positiva

é aplicada entre os terminais do dreno e da fonte, estabelecendo uma corrente; e um

tensão negativa é aplicada entre os terminais da porta e da fonte.

O aumento da tensão porta-fonte cria uma camada de depleção em volta das

regiões p, estreitando o canal condutor. Se tentarmos aplicar uma tensão porta-fonte

positiva a junção porta-canal torna-se diretamente polarizada e a porta deixa de

controlar o canal. A análise de um transistor JFET canal p é feita de forma análoga.

Figura 1-Simbologia transistor JFET com canal n.

3.2. Transistores MOSFET

Existem dois tipos de MOSFET: tipo intensificação (ou acumulação) e tipo

depleção. O MOSFET tipo intensificação é o tipo de transistor mais usado, sua

estrutura básica simplificada é mostrada na Figura 2.

Figura 2 - Transistor MOSFET tipo intensificação com canal p.

A operação deste transistor consiste na aplicação de uma tensão positiva porta-

fonte, que faz com que as lacunas livres sejam repelidas da região do substrato sob a

porta e que elétrons das regiões n da fonte e do dreno sejam atraídos para esta

mesma região. Quando for acumulado um número suficiente de elétrons uma região n

é criada, conectando as regiões da fonte e do dreno.

A partir deste ponto, se uma tensão for aplicada entre os terminais do dreno e

da fonte, uma corrente circulará por essa região induzida (canal). A tensão necessária

para formar um canal de condução é denominada tensão de limiar.

A análise para o MOSFET canal p tipo intensificação é análoga.

A diferença básica entre os MOSFETs tipo intensificação e depleção está no

canal, pois no modo depleção o canal já está fisicamente implementado, e a tensão

porta-fonte apenas controla a largura do mesmo.

Entre o MOSFET e o JFET a diferença é a porta isolada eletricamente do canal. E é por

este fato que a corrente da porta do MOSFET é extremamente pequena,

independendo da tensão na porta (positiva ou negativa).

4. RESULTADOS

Fazendo a montagens da Figura 3, para o primeiro circuito a ser montado, com

uma fonte de 15 volts e um resistor de 150 Ω utilizando um transistor BF245C, e, tendo

como objetivo encontrar as tensões Vr e VDS, a corrente de saturação IDss e a tensão

Vp=VDS, representados pelo gráfico da Figura 4.

Figura 3 - Circuito 1 transistor BF245C, obtenção de Vp.

Figura 4 - Gráfico Idss e Vp=Vd transistor BF245C.

Logo em seguida, a montagem do circuito 2, representado pela Figura 5 para a

obtenção de uma configuração de polarização fixa utilizando o transistor BF245C e

tensões da fonte iguais a 12 e 15 volts e obtendo como resultado a Tabela 1 de valores

medidos.

Figura 5 - Circuito 2 transistor BF245C polarização fixa.

Polarização fixa Circuito 2 transistor BF245C

VDD = 12 V VDD = 15

VD (v) 2,09 3,48

VG (v) 0,8 0,8

VS (v) 0,0 0,0

VDS (v) 2,10 3,49

VGS (v) 0,8 0,79

VDG (v) 1,30 2,72

Tabela 1- Resultados medidos circuito 2 transistor BF245C

Em seguida, foi projetado o circuito da Figura 6 a fim de que o transistor

apresentasse uma configuração de auto-polarização e obter os resultados

apresentados na Tabela 2 com esse tipo de configuração:

Figura 6 - Circuito 3 transistor BF245C Auto-polarização.

Auto-Polarização Circuito 3 transistor BF245C

VDD = 12 V VDD = 15

VD (v) 9,77 12,71

VG (v) 0,0 0,0

VS (v) 3,30 3,33

VDS (v) 6,4 9,37

VGS (v) 3,30 3,33

VDG (v) 9,7 12,71

Tabela 2 - Resultados medidos circuito 3 transistor BF245C.

Por fim, um circuito usando a propriedade de divisor de tensão na entrada gate

do transistor, foi projetado conforme a Figura 7 e os resultados medidos apresentados

na Tabela 3:

Figura 7 - Circuito 4 transistor BF245C divisor de tensão.

Polarização Divisor de Tensão Circuito 4 transistor BF245C

VDD = 12 V VDD = 15

VD (v) 10,5 13,48

VG (v) 2,94 3,7

VS (v) 6,73 7,45

VDS (v) 3,8 6,03

VGS (v) 3,78 3,73

VDG (v) 7,56 9,44

Tabela 3 - Resultados medidos circuito 4 transistor BF245C.

5. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Para efeito de análise, foi possível realizar ,a partir da corrente de dreno IDSS e

tensão de pinch-off (VP) do circuito 1, representado pela Figura 3, o calculo para a

corrente ID e das tensões VP e VS para comparação com os resultados obtidos na

prática.

Evidentemente que, o circuito da Figura 5 apresenta uma configuração com

polarização fixa, ou seja, uma tensão cc fixa aplicada da porta para a fonte para

estabelecer o ponto de operação. Ainda, analisando a Tabela 1, nota-se que VDS=VD ,

portanto apresenta uma polarização fixa em fonte-dreno.

Para a configuração do circuito da Figura 6, nota-se que elimina-se a

necessidade de duas fontes cc. A tensão de controle porta-fonte é agora determinada

pela tensão através do resistor Rs=680Ω colocado no terminal da fonte de

configuração, como mostrado na Figura 6. Observa-se ainda que Vgs é função da

corrente de sáida Id, e não mais de amplitude constante, como a que ocorria para a

configuração com polarização fixa.

Ainda, para a configuração da Figura 7 por divisor de tensão pode-se pressupor

que a corrente de porta é 0 A para permitir um isolamento do circuito divisor de

tensão da seção de saída. A tensão resultante porta-GND será sempre positiva para

um JFET de canal n e negativa para um JFET de canal p. Valores crescentes de Rs

resultam em valores quiescentes de Id mais baixos e em valores mais negativos de Vgs

para um JFET de canal n.

6. CONCLUSÃO

Tomando como conclusão, as configurações das polarizações dos JFET podem ser

projetadas de maneira que representa as características do projeto, no qual pode ser

utiliza-lo tanto como polarização fixa quanto como auto-polarização com ou sem

divisor de tensão. Os cálculos para a corrente Id pode ser considerado muito

complexo, portanto, foi preciso a utilização da analise gráfica para a comprovação dos

resultados medidos.

7. BIBLIOGRAFIA

SADIKU, Matthew N. O, ALEXANDER, Charles K. Fundamentos de Circuitos

Elétricos. 3. Ed. Mc Graw Hill.

BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, Louis. Dispositivos eletrônicos e

teoria de circuitos. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004.

8. ANEXO