Eletrônica – Saiba o que são transistores de efeito de campo

Fala galera, beleza? No post de hoje, exploraremos mais a respeito dos transistores de efeito de campo. Veremos como funcionam, suas aplicações práticas, suas vantagens e desvantagens, comparados a outros tipos de transistores. Para isso, é necessário compreender um pouco de teoria e sua história… Acompanhe conosco mais um artigo completo do blog EC, role a tela e vamos adquirir, ainda mais, conhecimento.

O que é um transistor de efeito de campo?

O FET (field effect transistor), ou seja, o transistor de efeito de campo funciona através do campo elétrico.  Este transistor tem aplicações associadas à amplificação de sinais, chaveamento de cargas (liga/desliga), ou controle de corrente de uma determinada carga. Como característica, este transistor apresenta uma alta impedância de entrada, permitindo aplicação como adaptador de impedâncias, substituindo trafos, sendo usados para amplificação de sinais, em alta frequência.

A grande diferença entre este tipo de transistor, comparado ao TJB (transistor de junção bipolar), é que este controla a corrente através da tensão aplicada. Além disso, vale lembrar outras diferenças entre estes componentes:

  • Impedância de entrada: no FET é muito alta (> 1 MΩ) e no BJT baixa (por causa da junção PN polarizada diretamente).
  • Tipo de portador: no FET é um elétron livre ou lacuna e no BJT são elétron e lacuna.
  • Ganho de tensão: no FET é menor que no BJT.

Como funciona o FET?

O transistor de efeito de campo, de forma geral, apresenta 3 terminais, sendo:

  • Gate;
  • Drain;
  • Source.

Eles são, respectivamente, a porta, dreno e fonte. O funcionamento do mesmo pode ser descrito, da seguinte maneira:

Conforme figura, apresenta-se o FET de canal n sendo polarizado diretamente. Percebemos que, o controle da corrente pode ser obtido da seguinte maneira:

Vdd > 0

Vgg < 0

O fluxo de corrente do dreno para o gate depende da largura do canal. Isto é, a polarização reversa da porta causa um aumento das regiões de depleção, estreitando assim o canal. O fluxo de corrente do dreno para o gate depende da tensão aplicada ao gate, que fará o controle estreitando ou abrindo canal.

Sendo assim, temos as seguintes condições de operação:

  • Largura do canal: depende da tensão aplicada ao gate. Quanto mais negativa a tensão no gate, maior é a região de depleção, ou seja, mais estreito ficará o canal;
  • Tensão de corte: tensão esta que é suficiente para desaparecer o canal, também denominada como tensão de pinch-off;
  • Corrente de fuga da porta: esta junção opera com polarização reversa. Tem-se uma corrente baixa, sendo assim, a corrente de dreno é igual a corrente da fonte. Por conta disso, tem-se a alta impedância de entrada do FET.

Podemos observar tais relações, conforme imagem a seguir:

Podemos observar a semelhança de curvas entre o FET e o TJB, onde se apresenta as regiões de saturação, corte e ruptura e região ativa. Sendo assim, podemos considerar uma semelhança, entre o dreno do FET e o coletor do TJB e, também, a tensão entre dreno-fonte do FET e coletor emissor do TJB.

A região linear de operação do FET é denominada como região ôhmica. Pois nesta região, a resistência entre drain e source depende da tensão aplicada no gate. Por conta disso, os transistores de efeito de campo podem ser utilizados para controle de resistência, através da tensão.

Diferença entre FET e MOSFET

Os transistores de efeito de campo metal-óxido semicondutor ou denominados como MOSFET, apresentam características parecidas com os FET, claro com algumas diferenças em relação ao mesmo. A principal diferença, de fato, é o fato do gate ser isolado do canal por uma camada de dióxido de silício. Com isso, o componente apresenta alta impedância de entrada, tendendo ao infinito. Dependendo da construção, seu tamanho físico pode ser muito reduzido, comparado aos FETs e TJBs de mesma potência, contribuindo assim, na criação de circuitos integrados (CIs). A seguir, podemos observar a característica construtiva do FET e sua região de depleção.

Fonte: http://www4.feb.unesp.br/dee/docentes/alceu/ApostilaLabEletr1_2018.pdf

Em resumo, suas características são:

  • O gate é isolado do canal;
  • O substrato é, fracamente, dopado e conectado ao terminal source;
  • Assim como FET o mesmo é controlado por tensão;
  • O MOSFET depleção pode funcionar melhor, também, no modo intensificação;

O princípio de funcionamento do MOSFET é o mesmo do FET. O mesmo apresenta algumas diferenças, conforme citado acima, sendo assim, não é necessário explicar novamente como este tipo de componente funciona.

Em projetos práticos, o MOSFET é largamente aplicado em circuitos, que requerem chaveamento de maior potência, trabalhando assim em corte e saturação.

Datasheet e seus parâmetros

Todo componente eletrônico contém um datashseet, para selecionar o mesmo para uso em um projeto ou para compreende-lo na aplicação em uma manutenção. Conhecer seu datasheet e seus principais parâmetros, é um requisito obrigatório:

  • Vgs: tensão entre gate e source;
  • Vth: tensão limiar, de condução do componente;
  • Vds: tensão entre drain e source;
  • Id: corrente de dreno.

Tais parâmetros são, facilmente, identificados no datasheet do componente. Podemos usar, como exemplo, o MOSFET IRF510, onde também identificamos os pinos de gate, drain e source, de forma rápida.

Para finalizar…

Bom galera, o objetivo de hoje foi lhes introduzir sobre o que é e como funciona os transistores de efeito de campo, suas aplicações e suas diferenças, em relação aos transistores de junção bipolar. Não deixe de comentar, aqui embaixo, e deixar sua opinião sobre este vasto assunto. Afinal, sua participação é muito importante para nós, do blog EC.

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Muito obrigado e até a próxima!

Yhan Christian

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