O Transistor de efeito de campo de junção (JFET) como uma chave

Como seu primo bipolar, o transistor de efeito de campo pode ser usado como uma chave liga / desliga controlando a energia elétrica para uma carga. Vamos começar nossa investigação do JFET como um interruptor com nosso circuito familiar de interruptor / lâmpada:



Lembrando que a corrente controlada em um JFET flui entre a fonte e o dreno, substituímos as conexões de fonte e dreno de um JFET para as duas extremidades da chave no circuito acima:



Se você ainda não percebeu, as conexões de fonte e dreno em um JFET parecem idênticas no símbolo esquemático. Ao contrário do transistor de junção bipolar, onde o emissor é claramente distinto do coletor pela ponta de seta, uma fonte JFET e linhas de drenagem correm perpendiculares à barra que representa o canal do semicondutor. Isso não é um acidente, já que as linhas de origem e de drenagem de um JFET são freqüentemente intercambiáveis ​​na prática! Em outras palavras, os JFETs geralmente são capazes de lidar com a corrente do canal em qualquer direção, da fonte ao dreno ou do dreno à fonte.

JFET como um switch aberto

Agora, tudo o que precisamos no circuito é uma maneira de controlar a condução do JFET. Com tensão aplicada zero entre a porta e a fonte, o canal do JFET estará "aberto", permitindo a corrente total para a lâmpada. Para desligar a lâmpada, precisaremos conectar outra fonte de tensão DC entre a porta e as conexões da fonte do JFET como este:

JFET como um interruptor fechado

Fechar esta chave irá “prender” o canal do JFET, forçando-o a desligar e desligar a lâmpada:



Observe que não há corrente passando pelo portão. Como uma junção PN com polarização reversa, ela se opõe firmemente ao fluxo de corrente através dela. Como um dispositivo controlado por tensão, o JFET requer corrente de entrada insignificante. Esta é uma característica vantajosa do JFET em relação ao transistor bipolar:há virtualmente nenhuma potência necessária para o sinal de controle.

Abrir a chave de controle novamente deve desconectar a tensão CC de polarização reversa do gate, permitindo assim que o transistor ligue novamente. Idealmente, de qualquer maneira, é assim que funciona. Na prática, isso pode nem funcionar:



Por que é isso? Por que o canal do JFET não abre novamente e permite a passagem da corrente da lâmpada como fazia antes, sem nenhuma tensão aplicada entre a porta e a fonte? A resposta está na operação da junção porta-fonte com polarização reversa. A região de depleção dentro dessa junção atua como uma barreira de isolamento que separa o portão da fonte. Como tal, possui uma certa quantidade de capacitância capaz de armazenar um potencial de carga elétrica. Depois que essa junção foi forçada a polarização reversa pela aplicação de uma tensão externa, ela tenderá a manter essa tensão de polarização reversa como uma carga armazenada, mesmo depois que a fonte dessa tensão foi desconectada. O que é necessário para ligar o JFET novamente é sangrar essa carga armazenada entre a porta e a fonte por meio de um resistor:

Resistor de sangramento

O valor deste resistor não é muito importante. A capacitância da junção porta-fonte do JFET é muito pequena e, portanto, mesmo um resistor de sangria de valor bastante alto cria uma constante de tempo RC rápida, permitindo que o transistor retome a condução com pouco atraso, uma vez que a chave é aberta.

Como o transistor bipolar, pouco importa de onde ou de onde vem a tensão de controle. Poderíamos usar uma célula solar, termopar ou qualquer outro tipo de dispositivo gerador de voltagem para fornecer a voltagem que controla a condução do JFET. Tudo o que é necessário de uma fonte de tensão para a operação do interruptor JFET é suficiente tensão para atingir o pinch-off do canal JFET. Este nível está geralmente na ordem de alguns volts DC e é denominado pinch-off ou corte Voltagem. A tensão de corte exata para qualquer JFET é uma função de seu design exclusivo e não é uma figura universal como 0,7 volts é para a tensão de junção base-emissor de um BJT de silício.

REVER:

• Os transistores de efeito de campo controlam a corrente entre as conexões de fonte e dreno por uma tensão aplicada entre a porta e a fonte. Em uma junção transistor de efeito de campo (JFET), há uma junção PN entre a porta e a fonte, que normalmente tem polarização reversa para controle da corrente de drenagem da fonte.
• Os JFETs são dispositivos normalmente ligados (normalmente saturados). A aplicação de uma tensão de polarização reversa entre a porta e a fonte faz com que a região de depleção dessa junção se expanda, "comprimindo" o canal entre a fonte e o dreno através do qual a corrente controlada viaja.
• Pode ser necessário conectar um resistor de "purga" entre a porta e a fonte para descarregar a carga armazenada acumulada através da capacitância natural da junção quando a tensão de controle é removida. Caso contrário, uma carga pode permanecer para manter o JFET no modo de corte, mesmo após a fonte de tensão ter sido desconectada.

PLANILHAS RELACIONADAS:

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