JFET

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Esquema simplificado de um transistor de junção ao transistor de efeito de campo (JFET); S - Fonte, D - Dreno, G - Canal; 1. A carga espacial 2. Canal[1]

JFET (em inglês: Junction gate Field-Effect Transistor) ou (em português: junção do canal ao transistor de efeito de campo) ou junção FET, é um transistor de efeito de campo que usa materiais portadores de carga colocados perpendicularmente e em contato direto com seu canal para que se possa controlar a passagem de corrente elétrica. Esses materiais podem ser do tipo P (dopado positivamente) ou do tipo N (dopado negativamente) dependendo da dopagem de seu canal, pois eles sempre serão o oposto. Com esses materiais colocados em contato direto com o canal, cria-se uma zona de depleção que é influenciada pelas tensões injetadas no Canal, fazendo com que elas se "abram" ou "fechem" mais, influenciando assim na resistência do canal do JFET.[2]

História do JFET[editar | editar código-fonte]

O JFET foi prevista por Julius Lilienfeld em 1925 e em meados da década de 1930 a sua teoria da operação foi suficientemente conhecido para justificar uma patente. No entanto, não foi possível por muitos anos para fazer cristais dopados com precisão suficiente para mostrar o efeito. Em 1947, pesquisadores John Bardeen, Walter Houser Brattain, e William Shockley estavam tentando fazer um JFET quando descobriram a transistor ponto de contato. A primeira prática JFETs foram feitos muitos anos mais tarde, a despeito de sua concepção muito antes do transistor de junção. Até certo ponto, ela pode ser tratada como um híbrido de um MOSFET (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor) e um BJT embora um IGBT assemelha-se mais das características híbridas.

Modelo Matemático[editar | editar código-fonte]

A corrente de um JFET-N devido a uma pequena tensão VDS (isto é, na região linear óhmica) é dada pelo canal, sendo um material rectangular com condutividade elétrica dada q N_d \mu_n, temos:[3]

I_{D} = \frac{bW}{L} q N_d \mu_n V_{DS}

Onde

 I_D = \text{ Corrente entre a fonte e dreno }
b = \text{ Espessura do canal para uma dada tensão no canal }
 W = \text{ Largura do canal }
 L = \text{ Comprimento do canal }
 q = \text{ Carga do elétron } = 1.6 \cdot 10^{-19} ~C
 \mu_n = Mobilidade dos eléctron
 N_d = \text{ Concentração da dopagem do tipo n (doador) }

A corrente de dreno na região de saturação é muitas vezes uma aproximação em termos de polarização do canal e dada como:[3]

I_{DS} = I_{DSS}\left(1 - \frac{V_{GS}}{V_P}\right)^2

Onde

I_{DSS} é a corrente de saturação em tensão entre o canal e a fonte for zero.

Na região de saturação, a corrente do dreno do JFET é mais significativamente afectada pela tensão entre o canal e fonte e pouco afectada pela tensão entre dreno e fonte.

Se o canal de dopagem é uniforme, de tal modo que a espessura da região de depleção vai crescer proporcionalmente à raiz quadrada (o valor absoluto) da tensão entre o canal e fonte, em seguida, a espessura do canal b pode ser expressada em termos da espessura do canal a quando a tensão tende para zero, desta forma :

b = a \left(1 - \sqrt{\frac{V_{GS}}{V_P}}\right)

Onde

V_P é a tensão pinch-off ou tensão de constrição, a tensão entre o canal e fonte, esta é a tensão a qual resulta no estrangulamento do canal, V_P = V_{DS}.[4]
a é a espessura do canal devido a tensão entre o canal e fonte.

Em seguida, a corrente de dreno na região linear óhmica pode ser expressa como:

I_D = \frac{bW}{L} q N_d {{\mu}_n}V_{DS} = \frac{aW}{L} q N_d {{\mu}_n} \left(1 - \sqrt{\frac{V_{GS}}{V_P}}\right)V_{DS}

ou (em termos de I_{DSS})

I_D = \frac{2I_{DSS}}{V_P^2} \left(V_{GS} - V_P - \frac{V_{DS}}{2}\right)V_{DS}

Ver também[editar | editar código-fonte]


Referências

  1. Stacewicz T., Kotlicki A., Elektronika w laboratorium naukowym, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 1994, ISBN 83-01-11531-9
  2. FET – Transistor de Efeito de Campo
  3. a b Balbir Kumar and Shail B. Jain. Electronic Devices and Circuits. [S.l.]: PHI Learning Pvt. Ltd., 2013. 342–345 pp. ISBN 978-812-034-844-8.
  4. JFET
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