Descreva a estrutura básica de um JFET e explique como a tensão de portafonte (
) controla o fluxo de corrente de dreno (
).
Passo 1
O enunciado pede que a gente descreva a estrutura básica de um JFET (Junction Field‐Effect Transistor) e explique de que modo a tensão portafonte
regula o fluxo de corrente de dreno
. O conteúdo envolve conceitos de semicondutores, junção PN, região de depleção e controle de condutividade por modulação do canal.
Passo 2
A estrutura básica de um JFET consiste em:
- Um canal condutor de tipo N (no caso do N‐JFET) ou tipo P (no caso do P‐JFET), que conecta o source ao drain.
- Em cada lateral desse canal existe um diodo de junção PN que forma o gate. Se for N‐JFET, o gate é feito de material tipo P envolvendo o canal tipo N; no P‐JFET, é o inverso.
- Os terminais são três: Gate (G), Source (S) e Drain (D). O gate é sempre polarizado de modo a manter a junção PN em reverso para controlar a largura da região de depleção.
Passo 3
O controle de
pela tensão
funciona assim:
- Com
,V (junção sem polarização reversa), a região de depleção é mínima e o canal está “aberto” ao máximo. A corrente de dreno atinge seu valor de saturação em curto-circuito de gate, chamado . - Ao aplicar
,V (para um N‐JFET), a junção PN se torna mais reversamente polarizada, aumentando a região de depleção que “aperta” o canal. Isso reduz a área condutiva disponível e, consequentemente, a corrente diminui. - Quando
atinge o valor de pinch-off (normalmente um negativo mais intenso), a depleção fecha completamente o canal e .
Isso pode ser modelado pela equação de Shockley para o regime de saturação:
onde
é a corrente de dreno com
,e
é a tensão de pinch-off (tipicamente negativa para N-JFET).
Resposta
Um JFET tem um canal semicondutor (tipo N ou P) com gate formado por junções PN nas laterais. A tensão
polariza o gate em reverso, fazendo a região de depleção expandir ou contrair e, assim, estreitar ou alargar o canal. Quanto mais negativa for
no N-JFET, maior a depleção, menor o canal e menor
(até fechar o canal em
).