Regulador de corrente JFET

PEÇAS E MATERIAIS

• Um transistor de efeito de campo de junção de canal N, modelos 2N3819 ou J309 recomendados (o catálogo Radio Shack # 276-2035 é o modelo 2N3819)
• Duas baterias de 6 volts
• Um potenciômetro de 10 kΩ, de volta única, cone linear (catálogo Radio Shack # 271-1715)
• Um resistor de 1 kΩ
• Um resistor de 10 kΩ
• Três resistores de 1,5 kΩ

Para este experimento, você precisará de um JFET de canal N, não de um canal P! Você precisará de um JFET de canal N, não de um canal P!

Esteja ciente de que nem todos os transistores compartilham as mesmas designações de terminal ou pinagem , mesmo que tenham a mesma aparência física. Isso ditará como você conecta os transistores entre si e a outros componentes, portanto, certifique-se de verificar as especificações do fabricante (ficha do componente), facilmente obtida no site do fabricante.

Esteja ciente de que é possível que o pacote do transistor e até mesmo a ficha técnica do fabricante mostre diagramas de identificação de terminal incorretos! É altamente recomendável verificar duas vezes as identidades dos pinos com a função de "verificação de diodo" do multímetro.

Para obter detalhes sobre como identificar terminais de transistor de efeito de campo de junção usando um multímetro, consulte o capítulo 5 do volume Semiconductor (volume III) desta série de livros.

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 5:“Transistores de efeito de campo de junção” Lições em circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 3:“Diodos e retificadores”

OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Como usar um JFET como um regulador atual
• Como o JFET é relativamente imune às mudanças de temperatura

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Anteriormente neste capítulo, você viu como um par de transistores de junção bipolar (BJTs) poderia ser usado para formar um espelho de corrente , por meio do qual um transistor tentaria manter a mesma corrente através dele como se o outro, o nível de corrente do outro fosse estabelecido por uma resistência variável. Este circuito executa a mesma tarefa de regular a corrente, mas usa um transistor de efeito de campo de junção única (JFET) em vez de dois BJTs.

Os dois resistores em série R _{se ajustam} e R _limite definir o ponto de regulação atual, enquanto os resistores de carga e os pontos de teste entre eles servem apenas para demonstrar a corrente constante, apesar das mudanças na resistência de carga. Para iniciar o experimento, toque a ponta de prova de teste em TP4 e ajuste o potenciômetro em sua faixa de deslocamento.

Você deve ver uma pequena corrente variável indicada pelo amperímetro conforme move o mecanismo do potenciômetro:não mais do que alguns miliamperes. Deixe o potenciômetro definido para uma posição que forneça um número redondo de miliamperes e mova a ponta de prova preta do medidor para TP3.

A indicação atual deve ser quase a mesma de antes. Mova a sonda para TP2 e depois TP1. Novamente, você deve ver uma quantidade de corrente quase inalterada.

Tente ajustar o potenciômetro para outra posição, dando uma indicação de corrente diferente, e toque a ponta de prova preta do medidor para testar os pontos de TP1 a TP4, observando a estabilidade das indicações de corrente conforme você altera a resistência de carga. Isso demonstra o atual regulamentar comportamento deste circuito.

TP5, no final de um resistor de 10 kΩ, é fornecido para introduzir uma grande mudança na resistência de carga. Conectar a ponta de prova preta do seu amperímetro a esse ponto de teste fornece uma resistência de carga combinada de 14,5 kΩ, que será muita resistência para o transistor manter a corrente máxima regulada.

Para experimentar o que estou descrevendo aqui, toque a ponta de prova preta em TP1 e ajuste o potenciômetro para corrente máxima. Agora, mova a ponta de prova preta para TP2, TP3 e TP4.

Para todas essas posições de ponto de teste, a corrente permanecerá aproximadamente constante. No entanto, quando você toca a ponta de prova preta em TP5, a corrente cai drasticamente. Por quê? Porque neste nível de resistência de carga, há uma queda de tensão insuficiente no transistor para manter a regulação.

Em outras palavras, o transistor ficará saturado à medida que tenta fornecer mais corrente do que a resistência do circuito permite. Mova a ponta de prova preta de volta para TP1 e ajuste o potenciômetro para corrente mínima.

Agora, toque a ponta de prova preta em TP2, TP3, TP4 e finalmente TP5. O que você nota sobre a indicação atual em todos esses pontos? Quando o ponto de regulação atual é ajustado para um valor menor, o transistor é capaz de manter a regulação em uma faixa muito maior de resistência de carga.

Uma advertência importante com o circuito do espelho de corrente BJT é que ambos os transistores devem estar na mesma temperatura para que as duas correntes sejam iguais. Com este circuito, no entanto, a temperatura do transistor é quase irrelevante.

Tente segurar o transistor entre os dedos para aquecê-lo, observando a corrente de carga com o amperímetro. Tente esfriá-lo depois, soprando nele.

Não é apenas o requisito de casamento do transistor eliminado (devido ao uso de apenas um transistor), mas os efeitos térmicos também são eliminados devido à relativa imunidade térmica do transistor de efeito de campo. Esse comportamento também torna os transistores de efeito de campo imunes à fuga térmica; uma vantagem decisiva sobre os transistores de junção bipolar.

Uma aplicação interessante deste circuito regulador de corrente é o chamado diodo de corrente constante . Descrito no capítulo "Diodos e retificadores" do volume III, este diodo não é realmente um dispositivo de junção PN. Em vez disso, é um JFET com uma resistência fixa conectada entre o portão e os terminais da fonte:







Um diodo de junção PN normal é incluído em série com o JFET para proteger o transistor contra danos de tensão de polarização reversa, mas, caso contrário, o recurso de regulação de corrente deste dispositivo é inteiramente fornecido pelo transistor de efeito de campo.

SIMULAÇÃO DE COMPUTADOR

Esquema com números de nó SPICE:







Netlist (faça um arquivo de texto contendo o seguinte texto, literalmente):

 Regulador de corrente JFET vsource 1 0 rload 1 2 4,5k j1 2 0 3 mod1 rlimit 3 0 1k .model mod1 njf .dc vsource 6 12 0,1 .plot dc i (vsource) .end 

O SPICE não permite "varrer" os valores de resistência, então, para demonstrar a regulação da corrente deste circuito em uma ampla gama de condições, optei por varrer a tensão da fonte de 6 para 12 volts em etapas de 0,1 volts. Se desejar, você pode definir rload para diferentes valores de resistência e verifique se a corrente do circuito permanece constante.

Com um rlimit valor de 1 kΩ, a corrente regulada será de 291,8 µA. Este número atual provavelmente não ser igual à corrente real do circuito, devido às diferenças nos parâmetros JFET.

Muitos fabricantes fornecem parâmetros de modelo SPICE para seus transistores, que podem ser digitados no .model linha da netlist para uma simulação de circuito mais precisa.



PLANILHA RELACIONADA:

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  Planilha de transistores de efeito de campo de junção (JFET)