O transistor de efeito de campo de junção (JFET) é um componente com muitas aplicações. Neste post, são mostrados a estrutura e o funcionamento.
Estrutura interna do transistor de efeito de campo de junção
Consiste em um substrato (Substrate) de material semicondutor, geralmente silício, dopado para ter falta ou excesso de elétrons. No JFET, parte do semicondutor ligado à porta é dopado do tipo oposto ao do substrato. Os terminais do transistor de efeito de campo são: porta (Gate), dreno (Drain) e fonte (Source). Materiais do tipo N (N-type) são dopados para terem mais elétrons e os do tipo P (P-type), para terem menos elétrons.
Funcionamento
O transistor de efeito de campo também é chamado de unipolar, porque usa somente elétrons ou lacunas (espaços vazios sem elétrons, portanto, são cargas positivas) para a circulação de corrente dentro do dispositivo. Enquanto o transistor bipolar de junção (BJT) usa ambos. No JFET, a corrente flui somente pelo substrato e é controlada pela tensão no terminal da porta. Nas junções p-n, existe uma região de depleção, como na junção p-n do diodo.
Se colocar uma tensão direta entre a porta e a fonte, o transistor pode queimar. Para entender como acontece a expansão da região de depleção, acesse o post sobre o funcionamento do diodo.
Curvas características e equações
A equação de Shockley relaciona a corrente de dreno (I_{D}), que passa pelos terminais dreno e fonte, com a tensão porta-fonte (V_{GS}).
I_{D}=I_{DSS}(1-\frac{V_{GS}}{V_{p}})^2
Onde I_{DSS} é a corrente máxima de dreno quando V_{GS}=0 e V_{DS} é maior que a tensão de pinch-off (V_{p}), que é a tensão que separa a região ôhmica ou linear, onde há variação de I_{D}, da região de saturação. Por exemplo, quando V_{GS}=0, V_{p} do transistor BF245 é de 7 V. Na região ôhmica, o JFET pode ser usado como um resistor controlado por tensão. Esta é a equação da resistência do transistor entre o dreno e a fonte.
r_{d}=\frac{r_{o}}{(1-V_{GS}/V_{p})^2}
- r_{o} é a resistência quando V_{GS}=0.
- r_{d} é a resistência quando V_{GS}<0.
O próximo post será sobre outro tipo de transistor de efeito de campo, o MOSFET.
