Transistores de efeito de campo

 Já vimos os transistores do tipo bipolar, (veja aqui) que por meio de uma corrente em um terminal, eles controlam a corrente de outro, mas transistores de efeito de campo, possuem uma atuação completamente diferente, eles regulam a corrente que passa por eles, por meio da tensão, no seu terminal de controle, por utilizarem apenas o potencial, sem exigir passagem de corrente, esses dispositivos são amplamente utilizados em eletrônica digital, para a construção de CI´s, e para servirem como drivers.

A utilização dos transistores de efeito de campo é bastante similar, mas possuem algumas diferenças que devemos prestar atenção.

Veja abaixo como é a construção de um transistor de efeito de campo, do tipo junção (JFET) se canal N:

O controle desses dispositivos é feito quando se aplica uma certa tensão ao gate (G), em condição que não há tensão no gate a conexão dreno-fonte permite a passagem de corrente, limitada por uma resistência do canal N, essa região de operação é chamada de região de triodo, mas conforme a tensão porta-fonte (Vgs) se torna mais negativa, isso muda para outras variações do transistor, o campo elétrico gerado pelas pastilhas da porta, atraem os portadores do canal n e tornam mais difícil a passagem de corrente, até chegar a um ponto máximo em que teoricamente a corrente não pode mais fluir pelo canal dreno-fonte, essa é chamada de tensão de pinch-off ou estrangulamento do canal, mas na prática a corrente fica limitada a um valor fixo, fique atento à uma coisa os datasheets não possuem informação de Vpinch-off ou tensão de estrangulamento, isso é apenas uma forma mais fácil de se dizer e entender, nos datasheets a informação que aparace é Vgsoff.

Veja abaixo a curva característica, que demonstra as regiões de trabalho desse tipo de transistor:

                          

A região 1, é a região de triodo do transistor, e é a região de operação quando usamos amplificadores com FETs., e ela é utilizada com pequenos valores de dreno-fonte, por pequenos se refere a quando a tensão Vds é menor do que a tensão de estrangulamento (representada pela linha pontilhada, lembre que a tensão de estrangulamento deve ser aplicada na porta, mas o gráfico é a tensão de dreno-fonte, por isso a linha pontilhada é só uma representação).

A região 2 é onde o transistor opera em saturação, ou de chave fechada, quando o transistor conduz a sua corrente máxima.

A região 3 é de corte, o transistor opera como chave aberta e impede a passagem de corrente.

A região 4 é a ruptura do transistor, quando Vds passa do limite máximo do componente, o transistor queima e deixa de funcionar adequadamente.

Perceba também que para JFETs de canal N, o estreitamento do canal se dá para tensões menores do que 0V, aplicados à porta, mas qual o estreitamento? isso pode ser calculado com a equação de Shockley:

 

Nessa equação temos:

Id é a corrente do dreno, essa é a variável dependente;

Idss é a corrente de dreno máxima do transistor, é uma constante na equação;

Vgs é a tensão porta-fonte, a variável independente da equação;

Vp é a tensão de pinch-off, que é outra constante do componente;

Veja que essa equação não é linear como no caso dos transistores TBJ, em que havia apenas a corrente de base multiplicada por um beta, nessa temos um termo elevado ao quadrado.

Uma outra importante característica dos FETs são suas altas impedâncias de entrada, o que faz com que a corrente que flua para a porta tenda à 0, assim considera-se que a corrente da fonte é igual à corrente de dreno, também a tensão dreno-fonte desses transistores, em operação não é muito alta, esses componentes são geralmente usados para manipular cargas, que demandam maiores potências, enquanto os transistores TBJ são mais usados na manipulação de sinais.

Veremos outros componentes de atuação semelhante, mas com suas particularidades e suas simbologias depois.