Transistores de Efeito de Campo (FET)

Prévia do material em texto

Os transistores de efeito de campo (FET) são dispositivos utilizados de forma
semelhante aos TBJ, podendo ser utilizados em modos de chaveamento ou de
amplificação, porém algumas características deste dispositivos devem ser conhecidas
para a escolha do componente correto.
Assinale então a opção que corresponde a uma característica dos dispositivos FET
a) Há dois tipos de MOSFETs: Os NPN e os PNP
b) O JFET não possui um canal que conecta os terminais Gate e Source. Desta forma, quando é 
estabelecida uma ddp entre estes terminais não há circulação de corrente
c) A corrente máxima para um JFET é chamada de IDSS e ocorre quando VGS = 0V
d) Nos MOSFETs tipo intensificação, assim que é estabelecida uma ddp entre os terminais Source e 
Drain, ocorre uma corrente de Dreno, mesmo que a tensão VGS seja zero
e) Nos MOSFETs há grande circulação de corrente no terminal Gate pois, este componente possui um 
dielétrico. Desta forma em regime permanente um curto circuito a tensões contínuas é estabelecido 
entre este terminal e o substrato.
X
Acerca do dispositivo transistor, assinale (V) para as afirmativas verdadeiras e (F) para as
afirmativas falsas:
( ) Transistores bipolares são dispositivos controlados por corrente (corrente do coletor
é controlada pela corrente da base).
( ) Transistores de efeito de campo (FET) são tipo de transistor o qual a corrente é
controlada pela tensão.
( ) A grande vantagem do FET sobre o TBJ é a altíssima impedância de entrada
(Megaohms) e baixo ruído.
( ) O JFET é um dispositivo bipolar, o que significa que os dois tipos de portadores são
responsáveis pelo controle da corrente.
Gab: V V V F
Os transistores da família FET, são componentes que possuem uma grande importância,
principalmente na computação dada a sua velocidade e a possibilidade de serem muito
menores que os TBJ. Outra característica importante é que algumas famílias destes
transistores apresentam uma grande impedância de entrada, o que torna possível utilizar
pequenos sinais para controlar cargas grandes, dado que drenam quase nenhuma corrente
da fonte de entrada. Acerca dos transistores FET leias as afirmativas abaixo e assinale V para
verdadeiro e F para falso
( ) Na família MOSFET possuímos os do tipo intensificação e o do tipo depleção e as suas
curvas características em termos de tensões de Gate e corrente de dreno são semelhantes;
( ) Os MOSFET, possuem uma baixa impedância de entrada pois entre o terminal Gate e o
substrato existe um óxido isolante, formando um dielétrico e desta forma, à corrente
contínua, em regime permanente a corrente que circula pela Gate é zero
( )No MOSFET tipo intensificação não existe um canal entre o Dreno e a Fonte assim, quando
ligamos uma tensão entre, não haverá circulação de corrente. A não ser que apliquemos uma
ddp entre Gate e Source maior que a tensão de thershold. Gab: V F V
As relações entre os parâmetros de entrada e de saída de um JFET, não são tão simples
como no TBJ, o JFET apresenta uma relação quadrática envolvendo entrada e a saída,
considerando um JFET de canal N, calcule o valor de ID para IDSS=8mA, VGS=-3V e VP=-
4V:
ID = 8 . 10
-3 1 −
−3
−4
2
ID = 0,5 . 10
-3 = 0,5 mA
Um estudante estava estudando FET e decidiu montar o amplificador JFET a seguir em um simulador
para verificar se seus cálculos estavam corretos. Quais são os valores aproximados que o simulador vai
apresentar para ID ,VGS. e VDS?
Pela figura verifica-se que a tensão VGS = 0, pois o terminal
fonte do transistor está aterrado e o terminal de gate também
através do resistor RG.
Quando VGS = 0, a corrente ID = IDSS = 6mA.
Se VGS = 0 e ID = 6mA.
Então, VDS = VDD - RD.ID = 12 - (1K.6mA ) = 6V.
2 . 10-3 = 6.10-3 1 −
𝑉𝐺𝑆
8
2
2 .10−3
6 .10−3
= 1 −
𝑉𝐺𝑆
8
2 2 .10−3
6 .10−3
= 1 −
𝑉𝐺𝑆
8
2
0,33 = 1 −
𝑉𝐺𝑆
8
0,58 = 
1 − 𝑉𝐺𝑆
8
4,61 = 1 – VGS VGS = - 3,61 v
Exercícios:
2) Calcule ID no circuito abaixo onde β = 100, VBE = 0,6 V, K = 16mA/V
2 , Vt = 0,5V e Rx =
1,7 KὨ
VDD = 5V
Exercícios:
Deseja-se projetar um amplificador a FET, cujas características são apresentadas a seguir. O ponto de
trabalho do circuito é ID = 2mA e VDS = 5V. Pede-se : O valor de VGS, os valores de RS, RD, RB1 e RB2 Adotar
VG = 3V e IRB1 = IRB2 = 0,1mA e VDD = 12V e VP = -4V e IDSS = 8mA.
ID = IDSS.( 1 – VGS/VP)2
ID/IDSS = (1 – VGS/VP)2
√(
2
8
) = (1 – VGS / - 4) = VGS = -2,0V
Determine VGS para o seguinte circuito: 
a) 0V
b) 16V
c) 4 V
d) 8,8 V
e) 12 V
Resp: a
ID = IDSS (1 – VGS / Vt )
2
ID = 4m (1 – 0) = 4mA
16 = 1,8K . ID + VD
VD = 8,8V
Para o circuito da figura a seguir, determine a tensão VS para uma corrente IDQ = 9mA.
VS = 0,39K . IDQ – 4V
VS = (0,39 k . 9m) – 4 = - 0,49 V
A principal diferença dos Transistores de Efeito de Campo (FET), em relação aos Transistores Bipolares de Junção (BJT),
consiste na capacidade de controlar uma corrente de saída, por exemplo, a corrente de Dreno (ID), por meio da
tensão de entrada (VGS), enquanto que os BJTs controlam uma corrente de saída, por exemplo, a corrente de coletor
(IC), por meio da corrente de entrada (IB).Para o circuito a FET abaixo, calcule ID.
Dados: RD= 3,3 KOhms; RS= 10 KOhms; RG= 1MOhms; VDD= 20V; IDSS= 8,0 mA; e VP= -6,0 V.
Resp: -0,13 mA
No circuito da figura acima tem-se a possibilidade de controlar a corrente do mesmo dependendo da junção PN
do diodo, considere a aplicação de que a queda de tensão no diodo, quando o mesmo se encontra em condução,
é 0,7 V. Nessa situação, a tensão Vo, em V, vale:
A tensão de saída de um sensor de temperatura é dada pela expressão: Vsensor = 6T-2, onde T é a
temperatura do local em graus Celsius e Vsensor é dada em volts. O sensor de temperatura tem sua
saída conectada a um amplificador operacional ideal, conforme apresentado na figura. Determine a
temperatura medida pelo sensor, em ºC, quando Vsaída=10V.
A figura abaixo mostra um circuito de computação analógica usado no controle de uma máquina
industrial. Considerando os sinais de entrada mostrados no circuito e assumindo que os amplificadores
operacionais são ideais, determine a saída Vo, em volts?
A figura abaixo apresenta um circuito ativo utilizando amplificador operacional, no qual todos os
componentes podem ser considerados ideais. A fonte de tensão VE é do tipo senoidal, com
amplitude de pico de 6V e média nula. Em regime permanente, o valor máximo do sinal de saída
VS, em volts, será?
VS = -
𝑅𝑓
𝑅1
. VE
VS = -
4,5 𝐾
1,5 𝐾
. 6 = - 18 V
Os AMP-OPs são componentes eletrônicos indispensáveis para os sistemas analógicos. Por meio deles
podemos construir osciladores, filtros ativos, etc. Um dos AMP-OPs mais conhecidos é o 741, que
tornou-se padrão na indústria. Um dos parâmetros essenciais do AMP-OP é o ganho de tensão, pois é
por esse parâmetro que será possível a amplificação. Um AMP-OP tem um ganho de tensão de 200k.
Se for medida uma tensão de saída é de 1 V, qual é o valor na tensão de entrada?
( ) 1 MV.
( ) 1 V.
( ) 2 µV.
( ) 5 µV.
( ) 1 mV.
Amplificadores Operacionais são amplificadores diferencias com ganho muito alto, impedância de entrada
alta e impedância de saída baixa. Suas principais aplicações, como o próprio nome diz, são realizar
operações matemáticas (integração, diferenciação, soma, multiplicação/amplificação, etc.), quando
operando na região linear (região ativa). Na região de saturação, este dispositivo pode ser utilizado como
comparador, gerador de onda quadrada, dente de serra, filtros, osciladores, etc.
Para o circuito amplificador a seguir, marque a alternativa correta:
( ) Vx = - 2 VA
( ) Vo = 2 VA , considerando Vx como entrada do 
segundo amplificador operacional
( ) Se VA = 6 V, então Vo = - 12 V
( ) Se for usado um amplificador operacional do tipo LM-
741 e se a alimentação simétrica dos amplificadores for + 
/ - 12 V, a saída será alterada.
( )As entradas inversoras encontram-se aterradas.
X
Para o amplificador abaixo alimentado com uma tensão de +/- 12 V, onde foram aplicadas tensões de
1mV em cada umasdas entradas, calcule a tensão de saída (Vo).
Vo = - [(Rf/R1) * (V1) + (Rf/R2) * (V2) + (Rf/R3) * (V3)] =
Vo = - [(6.103 / 1.103) . (1.10-3) + (6.103 / 1.103) . (1.10-3) + 
(6.103 / 1.103) . (1.10-3)] =
Vo = - [(6.10^-3) + (6.10^-3) + (6.10^-3)] =
Vo = - 18.10^-3 V
Vo = -18mV
VBE = VB – VE
Assim ficando VE = VB - VBE 
Então VE = 5 - 0,7 = 4,3V
e
Ie = VE/Re Ie = 4,3/4,3K
Portanto Ie = 1 mA.
Em um circuito amplificador de sinais com transistor TBJ a corrente no
terminal de coletor é igual a 300 mA e a corrente no terminal de base do
transistor é 2% da corrente de coletor. Com base nas informações fornecidas
calcule a eficiência desse transistor.
IE=IC+IB=300mA+(0.02∗300mA)=306mA
Eficiência(α) = IC/IE = (300mA)/(306mA) = 0,98
A figura ilustra um amplificador de potência com transistor de tecnologia bipolar.
Determine o valor de RB que localiza o ponto de operação quiescente Q no centro
da equação de carga, sabendo que beta = 60. Vcc
Os amplificadores diferenciais podem ser utilizados como sistemas amplificadores dedicado. Para o
amplificador diferencial a seguir, determine a tensão de saída encontrada em Vo quando R1 = 2,2 KΩ, R2 =
22 KΩ, R3 = 1 K Ω , R4 = 10 KΩ, V1 = 1 V e V2 = 0,25 V
R2 / R1 = R4 / R3 = 10 V
A tensão de saída vale: Vo = 10 ( V1 - V2 ) =
Vo = 10 (1 - 0,25) = 7,5 V
Em relação à dopagem da base de um transistor npn, podemos afirmar que:
( ) É larga e fortemente dopada
( ) É estreita e fortemente dopada
( ) É larga e levemente dopada
( ) É estreita e levemente dopada
( ) Dopada com um material pentavalente
X
A base de um transistor npn é fracamente dopada. O nível de
dopagem do coletor é intermediário, entre a forte dopagem do
emissor e a fraca dopagem da base. O coletor é fisicamente a região
mais larga das três e a base a mais estreita.
O emissor é fortemente dopado. Ele tem esse nome porque sua
principal função é emitir portadores de carga para a base. Sendo
assim, se for um transistor tipo NPN, ele vai emitir elétrons para a
base, já que esses são os portadores majoritários do semicondutor
tipo N. Usando a mesma lógica, o emissor do transistor PNP emite
lacunas para a base.
A base tem esse nome por se encontrar no meio do transistor e
possui uma dopagem média além de ser a mais fina das camadas.
O coletor, por sua vez, é levemente dopado. Seu nome também está
ligado à sua tarefa, que é coletar os portadores de carga que vêm da
base. Perceba que nos desenhos é mostrado que ele é mais
comprido do que as demais camadas. Isso porque ele foi projetado
para dissipar a maior parte da potência gerada nos circuitos
transistorizados.
A letra grega β (beta) é usada para designar o ganho estático de corrente de um transistor na configuração
de emissor comum. Trata-se da relação existente entre a corrente de coletor e a corrente de base. Isso
significa que o Beta de um transistor nos informa quantas vezes ele pode ampliar a corrente que seja
forçada a circular pela sua base na configuração indicada, num circuito de corrente contínua. Com a
utilização do circuito apresentado abaixo com seu respectivo ganho beta, qual será o valor de Vc?
Como VE = 0, pois o mesmo está diretamente ligado ao terra 
assim VB = 0,7V para JBE diretamente polarizada. 
Logo IB = (VBB - VB)/RB 
IB = (15 - 0,7)/570K
IB = 2,5 µA
Como IC = Beta x IB
IC = 100 x 2,5 µA
IC = 2,5 mA
Se VC = VCC - ICxRC
VC = 15 - 2,5 mA x 2K
Logo VC = 10 V
Os TBJ são componentes que operam, em três principais faixas de operação, Corte, Saturação e Região linear
ou de amplificação. Sendo todas importantes para suas aplicações como chaves eletrônicas ou como
amplificadores para pequenos sinais.
Desta forma assinale a alternativa correta acerca das características dos TBJ
( ) Na região linear, o TBJ opera em seu terminal de coletor, como uma fonte de corrente controlada pela 
tensão da base.
( ) Quando está em corte, o TBJ age como uma chave fechada, onde idealmente haverá um fluxo de corrente 
de coletor para emissor sem que a corrente de base influencie .
( ) De uma modo geral, a operação do TBJ na região linear, consiste no controle da corrente de coletor pela 
corrente de base com fator de transformação linear dado pela construção do TBJ que chamamos de beta
( ) Em modo saturação, o TBJ age como uma chave aberta, desta forma, irá (idealmente) não haverá corrente 
entre coletor e emissor
( ) TBJ significa transistor bipolar de junção, sendo este componente composto de três camadas, uma 
chamada de GATE, outra de DRAIN e a ultima de SOURCE
X
Considere os seguintes dados de projeto relativos ao circuito abaixo: o diodo zener tem 6,8V de tensão nominal e
opera com correntes: IZmin = 15mA e IZmax = 80 mA; o transistor de potência opera com VBE = 0,7V, Beta = 50 e
RB = 140 Ohms; a corrente de carga varia de 0 (sem carga) a IL = 2,25 A (plena carga).
Para que o regulador opere normalmente, a tensão de entrada Ve pode variar, em V, entre quais limites?
Ve = VRB + Vz
IL = IE = IC = β IB IB = 
IC
β
IB = 
2,25
50
= 0,045 A
IRB mín = IZ mín + IB máx = 15 m + 0,045 = 0,06 A
IRB máx = Iz máx + 0 = 0,08 A
Ve mín = VRB mín + Vz = (0,06 . 140) + 6,8 = 15,2 V
Ve máx = VRB máx + Vz = ( 0,08 . 140) + 6,8 = 18 V
Um estudante testa um circuito transistorizado. Ele mede uma IB= 6OmA e um VCB = 24,3V. Sabe, também, 
que o transistor que está analisando tem um β =100. Se o transistor é de silício e está polarizado no modo 
ativo, qual o valor de IC, IE e VCE ele deve ter obtido?
( ) IC = 24 mA; IE = 24,06 mA e VCE = 6 V
( ) IC = 6,06 mA; IE = 6 mA e VCE = 24,3 V
( ) IC = 6 mA; IE = 6,06 mA e VCE = 25 V
( ) IC = 6 µA; IE = 6,06 µA e VCE = 25 V
( ) IC = 6,06 µA; IE = 6 µA e VCE = 24 V
Usando a definição de β e as leis de Kirchhoff, temos: IC = β.IB => IC= 6mA
IE = IB+IC => IE = 6,06mA
Se o transistor está no modo ativo, o valor de VBE deve, necessariamente, ser 
0,7V. Então, VCE= VCB + VBE VCE=25V
Os amplificadores de pequenos sinais utilizando transistor podem ser utilizados, aplicando o sinal de
entrada em um dos terminais, retirando em um outro terminal, e o terceiro terminal sendo comum tanto
à entrada, quanto a saída do amplificador. Para separar o sinal CC do sinal CA, são utilizados capacitores
chamados Capacitores de Acoplamento, nestes pontos de Conexão.
Defina o tipo de amplificador da figura abaixo.
( ) Amplificador coletor comum
( ) Amplificador emissor comum
( ) Amplificador base comum
X