Explique o que é a configuração de autopolarização para um JFET e por que ela é amplamente utilizada.

Passo 1

O enunciado pede para explicar o que é a configuração de autopolarização (self-bias) num JFET e por que ela é tão usada. O conteúdo aqui é polarização de transistores de efeito de campo, especificamente JFET, e vamos precisar entender como um resistor de fonte gera realimentação negativa e estabiliza o ponto de operação.

Passo 2

Na autopolarização, o circuito básico tem o dreno ligado à tensão de alimentação V_{DD} por um resistor de dreno R_D, o portão (gate) geralmente aterrado diretamente, e a fonte ligada ao terra através de um resistor R_S. Assim o gate está em 0 volts, mas a corrente de dreno I_D faz surgir uma tensão em R_S, elevando a fonte acima do terra e impondo uma tensão de gate–fonte negativa:
V_{GS} = V_G - V_S = 0 - I_D R_S = -I_D R_S.

Passo 3

Para achar o ponto de operação, usamos a equação de Shockley do JFET em região ativa:
I_D = I_{DSS}\Bigl(1 - \frac{V_{GS}}{V_P}\Bigr)^2,
onde I_{DSS} é a corrente de dreno com V_{GS}=0 e V_P (ou V_{GS(off)}) é a tensão de corte. Substituindo \;V_{GS}=-I_D R_S\;, obtemos uma equação em I_D só:
I_D = I_{DSS}\Bigl(1 + \frac{I_D\,R_S}{V_P}\Bigr)^2.
Essa equação se resolve por iteração ou graficamente, mas o importante é ver que qualquer tendência de aumento em I_D provoca aumento de -V_{GS}, reduzindo I_D em retorno — gerando realimentação negativa.

Passo 4

Essa realimentação negativa faz com que o ponto de operação fique relativamente imune a variações de temperatura e de I_{DSS} de lote a lote do componente. Além disso, a autopolarização requer poucos componentes (não precisa de duplo divisor no gate nem fonte simétrica), é simples de montar e barata. Por isso ela é amplamente utilizada em estágios pequenos de amplificação com JFET.

Resposta

A configuração de autopolarização usa um resistor em série com a fonte para gerar automaticamente uma tensão de gate–fonte negativa V_{GS}=-I_D R_S, criando realimentação negativa que estabiliza a corrente de dreno. É muito usada por sua simplicidade, baixo custo e excelente estabilidade frente a variações de temperatura e parâmetros do JFET.

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