a) Desenhe a estrutura básica de um JFET de canal
.
b) Aplique a polarização apropriada entre dreno e fonte e esboce a região de depleção para
.
b) Aplique a polarização apropriada entre dreno e fonte e esboce a região de depleção para
Passo 1
O enunciado pede:
a) desenhar a estrutura básica de um JFET de canal , ou seja, a disposição do canal de tipo
com as regiões de gate dopadas tipo
, e os contatos de source e drain nas extremidades do canal;
b) aplicar a polarização drain–fonte adequada para um JFET canal com tensão de gate–source
, e esboçar a região de depleção resultante junto às junções gate–canal.
a) desenhar a estrutura básica de um JFET de canal
b) aplicar a polarização drain–fonte adequada para um JFET canal
Para resolver precisamos lembrar que num JFET de canal
:
- o canal é dopado
; - as duas regiões laterais de gate são dopadas
e formam junção com o canal; - para operação normal, o gate é polarizado em zero (ou negativo) em relação ao source para manter as junções reversamente polarizadas;
- como corrente de holes flui do source ao drain, o source deve estar em potencial mais alto que o drain (isto é, aplica-se um
).
Passo 2
Desenho esquemático da estrutura (vista em corte lateral):
Gate (\(n^{+}\)) Gate (\(n^{+}\))
│ │
│ │
─────────┴───────────┴────────── Metal de gate
│ │
┌─┴───────────┴─┐
│ │
│ p-type │ ← canal de tipo p
│ channel │
│ │
Source └┬─────────────┬┘ Drain
(\(p^{+}\)) │ │ (\(p^{+}\))
│ │
Contatos Contatos
ohmicos ohmicos
Nesse corte:
- a barra central é o canal
; - de cada lado há uma região de gate dopada
metálica; - nas extremidades do canal estão os contatos ohmicos de source e drain (ambos
); - o gate envolve lateralmente o canal formando duas junções
.
Passo 3
Polarização apropriada para canal
com
:
– liga-se gate e source juntos a V (ou mesmo potencial);
– aplica-se ao drain um potencial negativo em relação ao source, por exemplo .
– liga-se gate e source juntos a
– aplica-se ao drain um potencial negativo em relação ao source, por exemplo
Assim:
Na prática podemos pôr
e
em terra e o
em
.
Passo 4
Esboço da região de depleção ao longo do canal com
e
:
Gate (\(n^{+}\)) Gate (\(n^{+}\))
│ │
│ │
│ ←Depleção→ │
│ __________ │
│ / \ │
│ / \ │
│ / \ │
────┴/ \┴──── Canal p
│ │
S (0 V) D (–\(V_DD\))
Explicação:
- junto ao source, como
, a junção gate–canal está apenas no potencial de built-in, gerando uma camada de depleção de largura ; - junto ao drain, o canal está a
e a junção gate–canal vê essa diferença como reverse bias maior, alargando a depleção para ; - o resultado é uma abertura do canal maior no source e mais estreita no drain, até chegar ao pinch-off se
for grande.
Resposta
a) Estrutura de um JFET canal
: canal
central, duas regiões laterais dopadas
como gate, contatos
de source e drain nas extremidades.
b) Polarizando
e
a
V e o
a
, temos
e
. A depleção junto às junções
é simétrica na extremidade do source (largura
) e se alarga na extremidade do drain (largura
), conforme esboçado acima.