Antes de pasar al tema real, conozcamos lo que es un voltaje de pellizco de un transistor de efecto de campo de unión, ya que tiene un papel vital para decidir el nivel de sesgo de un transistor de efecto de campo de unión.
Pellizcar el voltaje
En un JFET de n canal, si aplicamos un potencial positivo en el terminal de drenaje manteniendo el terminal de la fuente a tierra, hay corriente de drenaje a fuente a través del canal debido a la deriva de electrones libres de la fuente al drenaje. Esta corriente causa una caída de voltaje a lo largo del canal. Al considerar esta distribución de voltaje a lo largo del canal, podemos decir que el potencial del canal más cercano al terminal de drenaje es mayor que el que está más cerca del terminal de la fuente. Al mismo tiempo, si el terminal de la compuerta está en potencial de tierra, entonces la unión del PN entre la región de la compuerta y el canal se invierte, y el ancho de la capa de agotamiento hacia el terminal de drenaje es mayor que el del terminal de la fuente.
Ahora bien, si aumentamos continuamente el voltaje de drenaje, el ancho de la capa de agotamiento aumenta más rápidamente que el de la terminal de la fuente. Después de un cierto voltaje de drenaje, la capa de agotamiento hacia la terminal de drenaje se toca entre sí. Este voltaje se conoce como voltaje de pinchazo. Esto significa que a un voltaje de puerta cero, el voltaje de drenaje en el que las capas de agotamiento de ambos lados se tocan entre sí se llama voltaje de pinchazo. Se ha descubierto que la corriente de drenaje es linealmente proporcional al voltaje de la fuente de drenaje antes de que se produzca el pinchazo y la corriente de drenaje se vuelve casi constante justo después del voltaje de pinchazo. Si aumentamos aún más el voltaje de drenaje más allá del voltaje de pellizco, la corriente de drenaje permanece constante, pero después de otro valor más alto de voltaje de drenaje, la ruptura por avalancha tiene lugar en la unión inversa sesgada y la corriente de drenaje aumenta repentinamente muy rápidamente. Este voltaje se conoce como el voltaje de ruptura del JFET. Así que cualquier transistor de efecto de campo de unión debe funcionar entre el voltaje de apagado y el voltaje de ruptura cuando actúa como un amplificador. Para mantener el drenaje del voltaje de la fuente dentro del rango, se conecta una fuente de voltaje de cc o una batería de voltaje adecuado en serie con resistencia de carga o resistencia de salida. El voltaje que aparece entre el drenaje y la fuente sería
El voltaje de pellizco que aparece entre el drenaje y la fuente esAquí…DSS es la corriente de drenaje que fluye por el canal en el momento del pinchazo mientras el terminal de la puerta está en potencial de tierra.
Ahora en el canal n JFET, tenemos que aplicar el potencial negativo en el terminal de la puerta, y esto aumentará aún más el ancho de la capa de agotamiento entre la región de la puerta y el canal. Debido a la negatividad de la región tipo p, el sesgo inverso de la unión se incrementa. Ya se ha comentado que, al aplicar la tensión de drenaje de tal manera que el terminal de la compuerta se mantiene conectado a tierra, ya se han tocado las capas de agotamiento hacia el terminal de drenaje y se ha creado una pequeña abertura de canal entre las capas para permitir el flujo de la corriente de drenaje.
Cuando aumentamos el potencial negativo del terminal de la puerta, la apertura del canal se estrecha y por lo tanto la corriente de drenaje se reduce. Si seguimos aumentando el voltaje negativo del terminal de la puerta, la corriente de drenaje continúa disminuyendo, y se vería que la corriente de drenaje se vuelve cero a un cierto voltaje de puerta. Este voltaje se conoce como voltaje de corte de puerta. El valor del voltaje de corte de la puerta es igual al voltaje de pellizco de un efecto de campo de unión, pero la polaridad de estos dos voltajes es opuesta.
Así que el rango operativo de la señal de entrada de un JFET debería ser de 0 a VGS(off) donde VGS(off) es que la puerta cortó el voltaje. Para asegurar el rango operativo de la señal de entrada variable, el circuito de la puerta debe estar asociado con un voltaje fijo de corte que puede ser aplicado al circuito de la puerta ya sea por una fuente de batería separada o por desviación de voltaje del circuito de salida. Dependiendo de los métodos aplicados, el sesgo de puerta de un JFET puede ser de tres tipos.
El sesgo del JFET por un circuito de batería en la puerta
Esto se hace insertando una batería en el circuito de la puerta. El terminal negativo de la batería está conectado al terminal de la puerta. Como la corriente de la puerta en el JFET es casi cero, no habría ninguna caída de tensión en la resistencia de la puerta de entrada. Por lo tanto, el potencial negativo de la batería llega directamente al terminal de la puerta. La corriente de drenaje correspondiente y el drenaje a la fuente de voltaje sería el punto de operación de salida del transistor.
NB: Aquí en todos los circuitos de polarización de abajo, hemos incluido la señal de entrada de CA para un mejor detalle del circuito, pero durante el cálculo del punto de polarización o punto de operación del JFET, ignoraremos la señal de CA ya que la polarización sólo se ocupa de la CC.Como, en el JFET no hay corriente de puerta,Podemos encontrar el valor de la corriente de drenaje ID de la relación que se da a continuación como IDSS y VGS(off) (= VP) se dan en la hoja de datos de los transistores.El valor de VDS se puede encontrar aplicando KVL en el circuito de salida
El punto de operación del JFET está situado en la coordenada (VDS, ID) en el gráfico característico.
Sesgo de un JFET
Aquí una resistencia RS se inserta entre la terminal de la fuente y la tierra.
El voltaje a través de RS sería
Aquí el terminal de la puerta también está conectado a tierra a través de una resistencia RG. Como no hay corriente de la puerta, aparece cero potencial de tierra en el terminal de la puerta.
El voltaje entre la puerta y la fuente es VGS.
Esta ecuación nos dice que aquí el terminal de la puerta siempre tiene un potencial negativo que el terminal de la fuente. Después de determinar el valor de IDy VDS a partir de la relación anterior, podemos poner el punto de operación en el gráfico característico en la coordenada (VDS, ID).
Sesgo del divisor de voltaje de un JFET
Dos resistencias conectadas en serie forman un circuito divisor de voltaje. El voltaje en el terminal de la puerta puede ser calculado por la regla de división de voltaje. De esta manera, el voltaje de drenaje aplicado se utiliza para obtener el voltaje del terminal de la puerta. Se inserta una resistencia en el terminal de la fuente en serie. La corriente del dispositivo fluye a través de la resistencia y causa una caída de voltaje. Si esta caída de tensión de la fuente es mayor que la tensión que aparece en el terminal de la puerta, la tensión de la puerta a la fuente tiene un valor negativo que se desea para el funcionamiento del JFET. Consideremos el siguiente circuito.