lab no5 - transistores de efecto de campo - v12010i

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTN

FACULTAD DE INGENIERAS DE PRODUCCIN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

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Jefe de Prcticas:

Laboratorio de Electrnica Anloga 1 Ing. Juan Carlos Cuadros

Tema: TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

Cdigo: 0403231

Semestre: VI

Grupo: A, B y C

Lab. N 05 FECHA: 06/SEP/2010

I INFORME PREVIO

1. Describa la operacin del JFET

2. Cules son las caractersticas del drenaje de un JFET?

3. Cules son las caractersticas de transferencia?

4. Realice el anlisis DC del circuito del procedimiento.

5. Presentar una simulacin del circuito propuesto en el procedimiento del experimento siguiendo los pasos del

mismo. Anote los valores simulados.

II OBJETIVOS

- Obtener las caractersticas de salida y de transferencia del transistor de efecto de campo.

III MARCO TEORICO

El Transistor de Efecto de Campo de unin (JFET), es un dispositivo de conduccin unipolar. Los portadores son

los electrones en el JFET de canal N; o los huecos en el JFET de canal P. En el JFET de canal N, el conductor es

un material con dopado tipo N, germanio o silicio. La conduccin a travs del canal se controla por la regin de

empobrecimiento, establecida por las regiones opuestamente dopadas en el canal. El canal esta conectado a dos

terminales llamados Fuente y Drenaje. Para el JFET de canal N, el drenaje esta conectado al voltaje positivo, y la

fuente al voltaje negativo, para establecerle flujo de corriente convencional en el canal. Las polaridades de los

voltajes aplicados para el JFET de canal P, son las opuestas de las del canal N.

Un tercer terminal, llamado Puerta, controla la regin de empobrecimiento y el ancho del canal a travs del cual

puede existir un flujo entre los terminales del drenaje y la fuente. Para un JFET de canal N, mientras ms negativo

sea el voltaje puerta a fuente, menor ser el ancho del canal y la corriente de drebaje a fuente. En este

experimento se establecer las relaciones entre los voltajes y las corrientes del JFET. La naturaleza de esas

relaciones determinan el rango de aplicaciones del JFET.

IV MATERIAL Y EQUIPO

Resistencias:

- (1) 100 Ohm - (1) 5 Kohm Potencimetro

- (1) 1 KOhm - (1) 1 MOhm Potencimetro

- (1) 10 Kohm - (1) Transistor 2N4416

Laboratorio de Electrnica Anloga 1 Pgina: 2/6

Tema: TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO LAB N 5 EA1

JP: Ing Juan Carlos Cuadros

V PROCEDIMIENTO

Parte 1. Medicin de la corriente de saturacin IDSS y el voltaje de estrangulamiento VP

5.1 Construya el circuito de la Figura 1. Inserte el valor medido de R. El resistor de 10 KOhm esta incluido para

proteger el circuito de puerta si la fuente de alimentacin se aplica con polaridad equivocada y el potencimetro se

ajusta a mximo valor.

Figura 1

5.2 Vare el potencimetro de 1 MOhm hasta que VGS=0 V. recuerde que ID=IDSS cuando VGS=0 V.

5.3 Ajuste VDS a 8 V. variando el potencimetro de 5 KOhm. Mida el voltaje VR:

VR (medido)= ______________________

5.4 Calcule la corriente de saturacin de IDSS=ID=VR/R, usando el valor medido del resistor y antelo:

IDSS (de la medicin)=_______________

5.5 Mantenga VDS en 8 V. y reduzca VGS hasta que VR caiga a 1 mV. A este nivel, ID=VR/R=1mV/100=10uA es

decir, aproximadamente 0 mA, comparado con los niveles tpicos de operacin. Recuerde que VP es el voltaje VGS

que resulta en ID=0 mA. Anote el voltaje de estrangulamiento:

VP (medido)= ____________________

5.6 Compare con otros grupos en el laboratorio y anote sus niveles de IDSS y VP:

IDSS=_____________;VP=_______________

IDSS=_____________;VP=_______________

5.7 Basado en lo anterior son iguales los valores de IDSS y VP para todos los transistores 2N4416?

___________________________________________________________________________________________

R (medido)=___________




5.8 Usando los valores determinados de IDSS y VP grafique las caractersticas de transferencia para el dispositivo,

usando la ecuacin de Shockley. Grafique al menos 5 puntos en la curva.

2

1P

GSDSSD

V

VII

Parte 2. Caractersticas de salida.

En esta parte del experimento se determinar las caractersticas de ID versus VDS para un JFET de canal N.

5.9 Usando la red de la Figura 1 vare los potencimetros hasta que VGS=0 V. y VDS=0 V. Determine ID de ID=VR/R

usando el valor medido de R y antelo en la Tabla 1

VGS(V) 0 -VP/6 -2VP/6 -3VP/6 -6VP/6 -5VP/6 -VP

VDS(V) ID(A) ID(A) ID(A) ID(A) ID(A) ID(A) ID(A)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Tabla 1




5.10 Mantenga VGS a 0 V. e incremente VDS hasta 14 V. (en pasos de 1 V) y anote el valor calculado de ID.

Asegrese de usar el valor medido de la resistencia de 100 Ohm en sus clculos.

5.11 Vare el potencimetro de 1 MOhm. hasta que VGS=VP/6. Manteniendo VGS a este nivel, vare VDS a travs de

los niveles de la Tabla 1 y anote el valor calculado de ID.

5.12 Repita el paso anterior para los valores de VGS que aparecen en la Tabla 1. Termine el proceso cuando VGS

exceda a VP.

5.13 Grafique la caracterstica de salida para el JFET.

5.14 El grfico verifica las conclusiones de la Parte 1? El valor promedio de ID para VGS=0 V es relativamente

cercano a IDSS?. El valor de VGS que resulta en ID=0 mA es cercano a VP?

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Parte 3. Caractersticas de Transferencia

Esta parte del experimento determina las caractersticas de ID versus VGS, frecuentemente usadas en el anlisis de

redes de JFET. Idealmente, las caractersticas de transferencia determinadas por la ecuacin de Shockley,

asumen que el efecto de VDS puede ser ignorado y las curvas caractersticas graficadas en el paso 5.13 para un

VGS dado se consideran horizontales. Lo siguiente demostrar que la curva de transferencia vara ligeramente con

VDS, pero no hasta el punto en que deba desarrollarse sin la ecuacin de Shockley.

Para esta parte del experimento todos los datos pueden obtenerse de la Tabla 1. No hay trabajo experimental

5.15 Para VDS=3 V. anote los valores de ID para el rango de VGS usando los datos de la Tabla 1




VDS 3 V 6 V 9 V 12 V

VGS ID (mA) ID (mA) ID (mA) ID (mA)

0

-VP/6

-2VP/6

-3VP/6

-4VP/6

-5VP/6

-VP

Tabla 2

5.16 Repita el paso 5.15 para VDS=6 V, 9 V y 12 V

5.17 Para cada nivel de VDS grafique ID versus VGS. Grafique cada curva cuidadosamente y rotule cada curva con

los valores de VDS.

5.19 Es razonable (sobre una base aproximada) asumir que la familia de curvas de la grafica anterior puedan ser

reemplazadas por una sola curva definida por la ecuacin de Shockley?

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VI CUESTIONARIO FINAL

1. Dado ID y VGS para un punto particular en la curva de Shockley, pueden determinarse los valores de IDSS y

VP? Si es as, cmo?si no por qu?

2. Escriba la ecuacin de Shockley en una forma que de VGS en trminos de IDSS, VP y ID

3. Dado IDSS=10 mA, VP=-5 V. y ID=4 mA, encuentre el valor de VGS, aplicando la relacin de la pregunta 2.




4. La transconductancia gm de un JFET es una cantidad importante en el anlisis de amplificadores de JFET. Su

magnitud se define por la pendiente de la ecuacin de Shockley en un punto de la caracterstica. La aplicacin

de las tcnicas de clculo a la ecuacin de Shockley resultar en la siguiente ecuacin para gm.

)1(P

GSmom

V

Vgg , con

P

DSSmo

V

Ig

2, la cual es la transconductancia a VGS=0 V.

a) Usando los resultados experimentales de la Parte 1., determine gmo:

gmo (calculado)=___________________________________

b) Refirase a la curva de transferencia es mxima la pendiente de la ecuacin de Shockley para VGS=0 V?

Basado en lo anterior podemos asumir que el gmo calculado en el item a) es el mximo valor de gm?

c) Determine gm para VGS=VP

gm (calculado)=___________________________________

Referido a la curva de transferencia, es mnima la pendiente de la ecuacin de Shockley para VGS=VP?

De hecho, qu pendiente esperara tener exactamente para VGS=VP?

d) Determine gm a VGS=1/4VP, 1/2VP, 3/4VP y grafique la curva de gm.

e) Referido a la curva de transferencia se incrementa la pendiente con valores menos negativos de VGS?

Se verifica su conclusin con la grfica de la transconductancia?

VII CONCLUSIONES

Emita al menos cinco conclusiones en torno al trabajo realizado.

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