Polarización por divisor de voltaje JFET

El circuito de un transistor JFET con polarización por divisor de voltaje es el siguiente:

Circuito Transistor JFET con polarización por divisor de voltaje

Las ecuaciones básicas en el análisis son las siguientes:

Donde IG es corriente de puerta, IS es corriente de fuente, ID es corriente de drenaje, VDS es voltaje drenaje-fuente, VDG es voltaje drenaje-puerta, VGS es voltaje puerta-fuente. La gráfica que correlaciona la corriente ID de polarización en el circuito con la corriente ID de la ecuación de Shockley es la siguiente:

La línea azul es la corriente ID hallada en el análisis circuital de la polarización, la línea de color rojo es la corriente ID de la ecuación de Shockley. Como se puede ver son dos funciones que dependen del valor de VGS y la intersección de estas dos funciones es el punto Q (VGSQ, IDQ). En la recta ID azul la pendiente es igual a -1/RS esto implica que variando el valor de la resistencia de fuente RS se puede hacer que el punto Q varie entre zona de saturación, de corte y activa.

Ecuaciones para cuando se da el valor de los componentes del circuito y se pide hallar el valor del punto Q (VGSQ, IDQ, VDSQ). Primero se debe hallar el valor de las constantes l y m:

La función de estas dos constantes es simplificar los cálculos. Ya con el valor de l y m hallamos el valor del punto VGSQ:

La ecuación para hallar el punto IDQ es la siguiente:

La ecuación para hallar VDSQ es la siguiente:

Y finalmente la ecuación para hallar el valor de VG es la siguiente:

VG se halla específicamente para realizar el trazo de la recta ID de polarización.

Ejemplo. Halle el valor del punto Q (VGSQ, IDQ, VDSQ) en el siguiente circuito.

Solución. Hallamos el valor de la constante l:

Hallamos el valor de la constante m:

Ya con l y m hallamos el valor de VGSQ:

Hallamos el valor de IDQ:

Ahora hallamos el valor de VDSQ:

Para poder realizar la gráfica se debe hallar el valor de VG:

La gráfica queda de la siguiente manera:

Se puede observar que el punto Q esta en VGSQ igual a -1.801 voltios e IDQ igual 2.416mA tal como se calculo con las ecuaciones.

Ecuaciones para cuando se da el valor del punto Q (VGSQ, IDQ, VDSQ) y se pide hallar el valor de las resistencias del circuito. Primero se debe escoger un valor para n de acuerdo a la siguiente ecuación.

n es la relación entre RD y RS. Ademas de esto el valor de n también afecta los valores de RG1 y RG2, un valor de n cercano a uno hace que los valores de RG1 y RG2 sean cercanos y un valor de n cercano al limite superior hace que los valores de RG1 y RG2 estén alejados. Escoja el valor de n que mas le convenga. Ya con n se puede hallar el valor de la resistencia de fuente RS:

La ecuación para hallar la resistencia de drenaje RD es la siguiente:

Para hallar el valor de la resistencia de puerta uno RG1 se debe escoger antes un valor para RG que es el paralelo de RG1 y RG2, el valor típico de RG está por el orden de 100kΩ o mas:

Ya con RG1 se halla el valor de la resistencia de puerta dos RG2:

Y finalmente la ecuación para hallar el valor de VG es la siguiente:

VG se halla con el fin de poder realizar la recta de ID en la grafica.

Ejemplo. Halle el valor de las resistencias en el siguiente circuito para un punto VGSQ de -2.4 voltios y un punto VDSQ de 10 voltios. Asuma un valor de RG de 100kΩ.