Dispositivos Eletronicos-TEORIA DE CIRCUITOS (49)

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estrutura básica é fornecida na Figura 6.47. Nela obser-
vamos que o terminal de porta está ligado diretamente a 
um condutor metálico em posição diretamente oposta ao 
canal n, que se estende entre os terminais de fonte e dreno. 
A única diferença em relação à estrutura do MOSFET tipo 
depleção é a ausência do isolante na porta. Quando uma 
tensão negativa é aplicada à porta, ela repele portadores 
livres negativos (elétrons) do canal para longe da superfí-
cie de metal, reduzindo o número de portadores no canal. 
O resultado disso é uma corrente de dreno reduzida, como 
mostra a Figura 6.48, para valores crescentes de tensão 
negativa no terminal da porta. Para tensões positivas na 
porta, elétrons adicionais serão atraídos para o canal, e a 
corrente se elevará como vemos pelas características de 
dreno da Figura 6.48. O fato de as curvas características de 
dreno e a curva de transferência do MESFET tipo depleção 
serem tão semelhantes às do MOSFET do mesmo tipo 
resulta em técnicas de análise semelhantes às aplicadas 
aos MOSFETs tipo depleção. As polaridades e os sentidos 
reais definidos para o MESFET são fornecidos na Figura 
6.49 juntamente com o símbolo para o dispositivo.
Há também MESFETs tipo intensificação com uma 
estrutura igual à da Figura 6.47, mas sem o canal inicial, 
como mostra a Figura 6.50 juntamente com seu símbolo 
gráfico. A resposta e as características são essencialmente 
as mesmas que para o MOSFET do mesmo tipo. Contudo, 
devido à barreira Schottky na porta, a tensão de limiar 
positiva é limitada de 0 V até cerca de 0,4 V, pois a tensão 
necessária para ligar um diodo de barreira Schottky gira 
em torno de 0,4 V. Novamente, as técnicas de análise apli-
cadas aos MESFETs tipo intensificação se assemelham às 
utilizadas para MOSFETs do mesmo tipo.
É importante compreender, porém, que o canal deve 
ser um material do tipo n em um MESFET. A mobilidade 
das lacunas no GaAs é relativamente baixa em compara-
ção com a dos portadores de carga negativa, o que acaba 
com a vantagem de utilizar GaAs em aplicações de alta 
velocidade. O resultado é:
MESFETs tipo depleção e intensificação são feitos com 
um canal n entre o dreno e a fonte e, por conseguinte, ape-
nas MESFETs do tipo n estão comercialmente disponíveis. 
Para ambos os tipos de MESFET, o comprimento 
do canal (identificado nas figuras 6.47 e 6.50) deve ser 
o mais curto possível para aplicações de alta velocidade. 
O comprimento mais usual está entre 0,1 μm e 1 μm.
n
n+
n+
p
S
G
D
Região do tipo p 
melhora desempenho
Substrato
Região fortemente 
dopada do tipo n
Região levemente 
dopada do tipo n
Metal 
(tungstênio)
GaAs
Figura 6.47 Estrutura básica de um MESFET de canal n.
D
S
G
DD–
+
GGV
+
–
V
 
Figura 6.49 Símbolo e arranjo básico de polarização 
para um MESFET de canal n.
n+
n+
S
G
D
Região fortemente 
dopada do tipo n
Metal
GaAs
Substrato de 
D
S
G
)b()a(
Figura 6.50 MESFET tipo intensificação: (a) estrutura; 
(b) símbolo. 
ID
VDS
+0,5 V
VGS = 0 V
–0,5 V
–1,0 V
0
–
+
 
Figura 6.48 Características de um MESFET de canal n.
346 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
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6.13 tabeLa-resuMo
Visto que as curvas de transferência e algumas carac-
terísticas importantes variam de um tipo de FET para ou-
tro, a Tabela 6.3 foi elaborada para mostrar claramente as 
diferenças entre os dispositivos. Uma clara compreensão 
do significado de todas as curvas e de todos os parâmetros 
da tabela será suficiente para acompanhar as análises CC 
e CA feitas mais adiante. Estude e compreenda cada curva 
e sua composição e, então, estabeleça uma base para a 
comparação dos valores para os importantes parâmetros 
Ri e Ci de cada dispositivo.
Tabela 6.3 Transistores de efeito de campo.
Tipo Símbolo e 
relações básicas 
 Curva de transferência Resistência e 
capacitância de entrada
 TEFJ 
 ( canal n)
 Ri 7 100 M 
 Ci: (1 - 10) Fp
 TEFSOM 
 tipo depleção 
 ( canal n)
 Ri 7 1010 
 Ci: (1 - 10) Fp
 TEFSOM 
 tipo intensificação 
 ( canal n)
 Ri 7 1010 
 Ci: (1 - 10) Fp
 TEFSEM 
 tipo depleção 
 ( canal n)
 Ri 7 1012 
 Ci: (1 - 5) Fp
 TEFSEM 
 tipo intensificação 
 ( canal n)
 Ri 7 1012 
 Ci: (1 - 5) Fp
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 6 transistores de efeito de campo 347
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6.14 resuMo
Conclusões e conceitos importantes
1. Um dispositivo controlado por corrente é aquele no 
qual uma corrente define as condições de operação 
do dispositivo, e um dispositivo controlado por 
tensão é aquele no qual uma tensão específica define 
as condições de operação.
2. O JFET pode realmente ser utilizado como um 
resistor controlado por tensão devido a uma sen-
sibilidade específica da impedância dreno-fonte à 
tensão porta-fonte.
3. A corrente máxima para um JFET é chamada de 
IDSS e ocorre quando VGS = 0 V.
4. A corrente mínima para um JFET ocorre na tensão 
de pinch-off definida por VGS = VP. 
5. A relação entre a corrente de dreno e a tensão porta-
-fonte de um JFET é não linear e definida pela equa-
ção de Shockley. À medida que o valor da corrente 
se aproxima de IDSS, a sensibilidade de ID a variações 
de VGS aumenta significativamente.
6. As características de transferência (ID versus VGS) são 
aquelas do dispositivo em si, e não são sensíveis ao 
circuito no qual o JFET é empregado.
7. Quando VGS = VP/2, ID = IDSS/4, e em um ponto em 
que ID = IDSS/2, VGS ≅ 0,3 V.
8. As condições máximas de operação são determi-
nadas pelo produto da tensão porta-fonte e pela 
corrente do dreno.
9. Há dois tipos disponíveis de MOSFETs: de depleção 
e de intensificação.
10. O MOSFET tipo depleção possui as mesmas carac-
terísticas de transferência de um JFET para correntes 
do dreno com valores até IDSS. Nesse ponto, as carac-
terísticas de um MOSFET tipo depleção continuam 
para valores acima de IDSS, enquanto as do JFET 
terminam.
11. A seta no símbolo do JFET de canal n ou do 
MOSFET aponta sempre para o centro do sím-
bolo, enquanto a do dispositivo de canal p aponta 
sempre para fora dele.
12. As características de transferência do MOSFET tipo 
intensificação não são definidas pela equação de 
Shockley, e sim por uma equação não linear con-
trolada pela tensão porta-fonte, que é a tensão de 
limiar, e pela constante k definida para o dispositivo 
empregado. O gráfico resultante de ID versus VGS 
cresce exponencialmente à medida que aumentam 
os valores de VGS.
13. Os MOSFETs devem ser sempre manipulados com 
extremo cuidado devido à eletricidade estática exis-
tente em lugares menos esperados. Não se deve remo-
ver nenhum mecanismo de curto-circuito que esteja 
entre os terminais do dispositivo até que ele esteja 
instalado.
14. Um dispositivo CMOS (MOSFET complementar) 
é aquele que emprega uma singular combinação de 
um MOSFET de canal p com outro de canal n com 
um único conjunto de terminais externos. Possui as 
vantagens de uma impedância de entrada bastante alta, 
chaveamento rápido e baixos níveis de potência de 
operação que o tornam muito útil em circuitos lógicos.
15. Um MESFET tipo depleção inclui uma junção metal-
-semicondutor, resultando em características que 
coincidem com as de um MOSFET tipo depleção 
de canal n. MESFETs tipo intensificação têm as 
mesmas características dos MOSFETs tipo intensifi-
cação. O resultado dessa semelhança é que podemos 
aplicar a MESFETs o mesmo tipo de técnica de 
análise CC e CA aplicado a MOSFETs.
equações
JFET:
 ID = IDSSa1 -
VGS
VP
b
2
ID = IDSS 0 VGS =0 V, ID = 0 mA 0 VGS =VP,
 ID =
IDSS
4 `
VGS =VP>2
, VGS 0,3VP 0 ID = IDSS>2
VGS = VPa1 - Ä
ID
IDSS
b
PD = VDSID
rd =
ro
(1 - VGS>VP)2 
MOSFET (intensificação):
 ID = k(VGS - VT)2
k =
ID(ligado)
(VGS(ligado)-VT)2 
6.15 anáLise CoMPutaCionaL
Pspice para Windows
As curvas características de um JFET decanal n po-
dem ser encontradas da mesma maneira empregada para o 
transistor na Seção 3.13. A série de curvas características 
para os diversos valores de tensão requer uma varredura 
auxiliar sob a varredura principal para a tensão dreno-fonte. 
348 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
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A configuração necessária mostrada na Figura 6.51 é estru-
turada por meio dos procedimentos descritos nos capítulos 
anteriores. Observe, em particular, a completa ausência 
de resistores, já que a impedância de entrada é considera-
da infinita, resultando em uma corrente na porta de 0 A. 
O JFET é encontrado em Part na caixa de diálogo Place 
Part. Para ativá-lo, basta digitar JFET no espaço fornecido 
sob o título Part. Uma vez ativado, um clique simples sobre 
o símbolo seguido por Edit-PSpice Model resultará na caixa 
de diálogo PSpice Model Editor Demo. Note que Beta é 
igual a 1,304 mA/V2 e Vto é igual a –3 V. Para o transistor 
de efeito de campo de junção, Beta é definido por:
 
ateB =
IDSS
VP2
 (A>V2 ) )71.6(
 
(6.17)
O parâmetro Vto define VGS = VP = –3 V como a ten-
são de pinch-off. Pela Equação 6.17, podemos resolver IDSS 
e determinar que é de cerca de 11,37 mA. Uma vez obtidos 
os gráficos, podemos verificar se esses dois parâmetros são 
definidos precisamente pelas curvas características. Com 
o circuito criado, selecione New Simulation para obter a 
respectiva caixa de diálogo. Usar OrCAD 6-1 como o nome 
seguido de Create resulta na caixa de diálogo Simulation 
Settings, na qual se seleciona DC Sweep sob o título Analy-
sis type. A Sweep variable é definida como uma Voltage 
source com o Name VDD. O Start Value é 0 V, o End 
Value, 10 V, e o Increment, 0,01 V. Agora selecione Secon-
dary Sweep e aplique o Name VGG com um Start Value 
de 0 V, um End Value de –5 V e um Increment de –1 V. Por 
fim, o Secondary Sweep deve ser habilitado assegurando-se 
de que a seleção aparece na caixa à esquerda da listagem, 
seguido por um OK para sair da caixa de diálogo. Clicando 
em Simulation, a tela SCHEMATIC será exibida com um 
eixo horizontal denominado VDD que se estende de 0 V a 10 
V. Continue com a sequência Trace-Add Trace para obter a 
caixa de diálogo Add Traces e selecione ID(J1) para obter 
as curvas características da Figura 6.52. Note, em particular, 
que IDSS é muito próximo de 11,7 mA, como previsto com 
base no valor de Beta. Observe também que o corte ocorre 
realmente em VGS = VP = –3 V.
A curva de transferência pode ser obtida com a 
criação de uma New Simulation que tenha uma única var-
redura, uma vez que existe somente uma curva no gráfico. 
Ao selecionar o DC Sweep novamente, o campo Name 
será VGG com um Start Value de –3 V, um End Value 
0 V e um Increment 0,01 V. Visto que não há necessidade 
de uma varredura secundária, selecione OK para que a 
simulação se realize. Quando o gráfico aparecer, selecione 
Trace-Add Trace-ID(J1) para obter as características 
de transferência da Figura 6.53. Note como o eixo está 
definido com –3 V na extremidade esquerda e 0 V na 
extremidade direita. Novamente, IDSS está bem próximo 
da previsão de 11,7 mA e VP = –3 V.
Figura 6.51 Circuito empregado para obter as 
características do JFET J2N3819 de canal n.
ID
VDS
VGS 0 V
VGS 1 V
VGS 2 V
VGS 3 V
Figura 6.52 Curvas características de dreno para o JFET 
J2N3819 de canal n da Figura 6.51.
Figura 6.53 Curva característica de transferência do 
JFET J2N3819 de canal n da Figura 6.51.
Capítulo 6 transistores de efeito de campo 349
Boylestad_2012_cap06.indd 349 3/11/13 5:53 PM
ProbLeMas
*Nota: asteriscos indicam os problemas mais difíceis.
 8. Dados IDSS = 12 mA e |VP| = 6 V, esboce uma distribuição 
provável das curvas características do JFET (semelhante 
à Figura 6.11).
 9. Comente resumidamente as polaridades das várias tensões 
e sentidos das correntes para um JFET de canal n versus 
um JFET de canal p.
Seção 6.3 Curva característica de transferência
 10. Dadas as curvas características da Figura 6.54:
a) Esboce a curva característica de transferência direta-
mente das curvas de dreno.
b) Utilizando a Figura 6.54 para estabelecer os valores de 
IDSS e VP, esboce a curva característica de transferência 
utilizando a equação de Shockley.
c) Compare as curvas dos itens (a) e (b). Há alguma 
diferença considerável?
 11. a) Dados IDSS = 12 mA e VP = – 4 V, esboce a curva carac-
terística de transferência para o transistor JFET.
b) Esboce as curvas características de dreno para o dis-
positivo do item (a).
 12. Dados IDSS = 9 mA e VP = – 4 V, determine ID quando:
a) VGS = 0 V
b) VGS = –2 V
c) VGS = – 4 V
d) VGS = – 6 V
 13. Dados IDSS = 16 mA e VP = –5 V, esboce a curva caracte-
rística de transferência utilizando os dados da Tabela 6.1. 
Determine o valor de ID da curva em VGS = –3 V e compare 
ao valor determinado utilizando a equação de Shockley. 
Repita para VGS = –1 V.
 14. Para um dado JFET, se ID = 4 mA quando VGS = –3 V, 
determine VP se IDSS = 12 mA. 
 15. Dados IDSS = 6 mA e VP = – 4,5 V:
a) Determine ID em VGS = –2 V e –3,6 V.
b) Determine VGS em ID = 3 mA e 5,5 mA.
 16. Dado um ponto Q de IDQ = 3 mA e VGS = –3 V, determine 
IDSS se VP = –6 V.
 17. Um JFET de canal p tem como parâmetros de dispositivo 
IDSS = 7,5 mA e VP = 4 V. Esboce as curvas características.
Seção 6.4 Folhas de dados (JFets)
 18. Defina a região de operação para o JFET 2N5457 da Figura 
6.20 utilizando a faixa de IDSS e VP fornecida. Isto é, esboce 
a curva de transferência definida pelo valor máximo de IDSS 
e VP, e a curva de transferência para o valor mínimo de IDSS 
e VP. Depois sombreie a área resultante entre as duas curvas.
 19. Para o JFET 2N5457 da Figura 6.20, qual é a especificação 
de potência em uma temperatura operacional usual de 
45 °C usando-se o fator de redução de 5,0 mW/°C?
 20. Defina a região de operação para o JFET da Figura 6.54 
se VDSmáx = 30 V e PDmáx = 100 mW.
Seção 6.5 instrumentação
 21. Utilizando as curvas da Figura 6.22, determine ID em 
VGS = – 0,7 V e VDS = 10 V.
 22. Em relação à Figura 6.22, o lugar geométrico dos valores 
de pinch-off é definido pela região de VDS < |VP| = 3 V?
 23. Determine VP para as curvas da Figura 6.22 utilizando IDSS 
e ID em algum valor de VGS. Isto é, simplesmente substitua 
Seção 6.2 Construção e características do JFet
 1. a) Desenhe a estrutura básica de um JFET de canal p.
b) Aplique a polarização apropriada entre dreno e fonte 
e esboce a região de depleção para VGS = 0 V.
 2. Utilizando as curvas características da Figura 6.11, deter-
mine ID para os seguintes valores de VGS (com VDS > VP):
a) VGS = 0 V 
b) VGS = –1 V
c) VGS = –1,5 V
d) VGS = –1,8 V
e) VGS = – 4 V
f) VGS = – 6 V
 3. Usando os resultados do Problema 2, trace as curvas ca-
racterísticas de ID versus VGS.
 4. a) Determine VDS para VGS = 0 V e ID = 6 mA utilizando 
as curvas da Figura 6.11.
b) Utilizando os resultados do item (a), calcule a resis-
tência do JFET para a região ID = 0 mA até 6 mA, com 
VGS = 0 V.
c) Determine VDS para VGS = –1 V e ID = 3 mA.
d) Utilizando os resultados do item (c), calcule a resis-
tência do JFET para a região ID = 0 mA até 3 mA, com 
VGS = –1 V.
e) Determine VDS para VGS = –2 V e ID = 1,5 mA.
f) Utilizando os resultados do item (e), calcule a resistên-
cia do JFET para a região ID = 0 mA até 1,5 mA, com 
VGS = –2 V.
g) Definindo o resultado do item (b) como ro, determine 
a resistência para VGS = –1 V utilizando a Equação 6.1 
e compare com os resultados do item (d).
h) Repita o item (g) para VGS = –2 V utilizando a mesma 
equação e compare com os resultados do item (f).
i) Com base nos resultados dos itens (g) e (h), é pos-
sível concluir que a Equação 6.1 parece uma apro-
ximação válida?
 5. Utilizando as curvas características da Figura 6.11:
a) Determine a diferença na corrente de dreno (para 
VDS > VP) entre VGS = 0 V e VGS = –1 V.
b) Repita o item (a) entre VGS = –1 V e –2V.
c) Repita o item (a) entre VGS = –2 V e –3 V.
d) Repita o item (a) entre VGS = –3 V e – 4 V.
e) Há uma mudança drástica na diferença entre os valores 
de corrente de dreno quando VGS se torna mais negativa?
f) A relação entre a variação de VGS e a variação resultante 
de ID é linear ou não linear? Explique.
 6. Quais são as principais diferenças entre as curvas carac-
terísticas de coletor de um TBJ e as curvas características 
de dreno de um JFET? Compare as unidades de cada eixo 
com a variável de controle. Como IC reage a um aumento 
de IB versus mudanças em ID a um aumento negativo de 
VGS? Compare o espaçamento entre as curvas de IB com o 
das curvas de VGS. Compare VCsat com VP na definição da 
região não linear para níveis baixos de tensão de saída.
 7. a) Descreva, com suas próprias palavras, por que IG é 
efetivamente igual a zero ampère para um transistor JFET.
b) Por que a impedância de entrada de um JFET é tão alta?
c) Por que o termo efeito de campo é apropriado para esse 
importante dispositivo de três terminais?
350 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap06.indd 350 3/11/13 5:53 PM
na equação de Shockley e resolva para VP. Compare os 
resultados com o valor presumido de –3 V das curvas.
 24. Utilizando IDSS = 9 mA e Vp = –3 V para as curvas da Figura 
6.22, calcule ID em VGS = –1 V utilizando a equação de 
Shockley e compare com o valor mostrado na Figura 6.22.
 25. a) Calcule a resistência associada com o JFET da Figura 
6.22 para VGS = 0 V, de ID = 0 mA até 4 mA.
b) Repita o item (a) para VGS = –0,5 V de ID = 0 até 3 mA.
c) Definindo ro para o resultado do item (a) e rd para o item 
(b), use a Equação 6.1 para determinar rd e compare 
com o resultado do item (b).
Seção 6.7 MosFet tipo depleção
 26. a) Esboce a construção básica de um MOSFET tipo de-
pleção de canal p.
b) Aplique a tensão apropriada dreno-fonte e esboce o 
fluxo de elétrons para VGS = 0 V.
 27. Quais as semelhanças entre a estrutura do MOSFET tipo 
depleção e um JFET? E quais as diferenças?
 28. Explique, com suas próprias palavras, por que a aplicação 
de uma tensão positiva no terminal de porta de um MOS-
FET tipo depleção de canal n resulta em uma corrente de 
dreno maior do que IDSS.
 29. Dado um MOSFET tipo depleção com IDSS = 6 mA e 
VP = –3 V, determine a corrente de dreno em VGS = –1 V, 0 V, 
1 V e 2 V. Compare a diferença nos valores de corrente 
entre –1 V e 0 V com a diferença entre 1 V e 2 V. Na região 
de VGS positiva, a corrente de dreno aumenta a uma taxa 
significativamente maior do que para valores negativos? 
A curva de ID se torna cada vez mais vertical com valores 
positivos crescentes de VGS? A relação entre ID e VGS é linear 
ou não linear? Explique.
 30. Esboce a curva de transferência e as curvas de dreno de 
um MOSFET tipo depleção de canal n com IDSS = 12 mA 
e VP= –8 V para VGS = –VP até VGS = 1 V.
 31. Dados ID = 14 mA e VGS = 1 V, determine VP se IDSS = 
9,5 mA para um MOSFET tipo depleção.
 32. Dados ID = 4 mA em VGS = –2 V, determine IDSS se 
VP = –5 V.
 33. Considerando que 2,9 mA seja um valor médio para o IDSS 
do MOSFET 2N3797 da Figura 6.31, determine o valor 
de VGS que resultará em uma corrente máxima de dreno de 
20 mA, se VP = –5 V.
 34. Se a corrente de dreno para o MOSFET 2N3797 da Figura 
6.31 é 8 mA, qual é o máximo valor de VDS permitido 
utilizando o valor especificado para máxima potência?
Seção 6.8 MosFet tipo intensificação
 35. a) Qual é a principal diferença entre a construção de um 
MOSFET tipo intensificação e um MOSFET tipo de-
pleção?
b) Esboce a construção de um MOSFET tipo intensifica-
ção de canal p com a polarização apropriada aplicada 
(VDS > 0 V, VGS > VT) e indique o canal, o sentido do 
fluxo de elétrons e a região de depleção resultante.
c) Descreva resumidamente a operação básica de um 
MOSFET tipo intensificação.
 36. a) Esboce a curva de transferência e as curvas de dre-
no de um MOSFET tipo intensificação de canal n se 
VT = 3,5 e k = 0,4 × 10–3 A/V2.
b) Repita o item (a) para a curva de transferência, com 
VT mantido em 3,5 V, mas com k aumentado 100%, 
valendo agora 0,8 × 10–3 A/V2.
 37. a) Dados VGS(Th) = 4 V e ID(ligado) = 4 mA em VGS(ligado) = 
6 V, determine k e escreva uma expressão geral para ID 
no formato da Equação 6.15.
b) Esboce a curva de transferência para o dispositivo do 
item (a).
c) Determine ID para o dispositivo do item (a) em 
VGS = 2 V, 5 V e 10 V.
 38. Dada a curva de transferência da Figura 6.55, determine 
VT e k e escreva uma equação geral para ID.
 39. Dados k = 0,4 × 10–3 A/V2 e ID(ligado) = 3 mA com VGS(ligado) 
= 4 V, determine VT.
Figura 6.54 Problemas 10 e 20.
Capítulo 6 transistores de efeito de campo 351
Boylestad_2012_cap06.indd 351 3/11/13 5:53 PM
 40. A corrente de dreno máxima para o MOSFET tipo inten-
sificação de canal n 2N4351 é 30 mA. Determine VGS para 
esse valor de corrente, se k = 0,06 × 10–3 A/V2 e VT é o 
valor máximo.
 41. A corrente do MOSFET tipo intensificação aumenta a uma 
taxa aproximadamente igual à do MOSFET tipo depleção 
para a região de condução? Revise detalhadamente o for-
mato geral das equações, e, se sua base matemática inclui 
cálculo diferencial, calcule dID/dVGS e compare seu valor.
 42. Esboce a curva característica de transferência de um 
MOSFET tipo intensificação de canal p, se VT = –5 V e 
k = 0,45 × 10–3 A/V2.
 43. Esboce a curva de ID = 0,5 × 10–3 (V2
GS) e ID = 0,5 × 10–3 
(VGS – 4)2 para VGS de 0 V até 10 V. O valor VT = 4 V influi 
significativamente no valor de ID para essa região?
Seção 6.10 MosFets de potência VMos e uMos
 44. a) Descreva, com suas próprias palavras, por que o VMOS 
FET pode suportar uma corrente e uma potência maio-
res do que os dispositivos de construção convencionais.
b) Por que o VMOS FET apresenta valores de resistência 
de canal reduzidos?
c) Por que é desejável um coeficiente de temperatura 
positivo?
 45. Quais são as vantagens relativas da tecnologia UMOS em 
relação à VMOS?
Seção 6.11 CMos
 *46. a) Descreva, com suas próprias palavras, a operação do 
circuito da Figura 6.45 com Vi = 0 V.
b) Se o MOSFET “ligado” da Figura 6.45 (com Vi = 0 
V) possui uma corrente de dreno de 4 mA, com VDS = 
0,1 V, qual é o valor aproximado de resistência do dis-
positivo? Se ID = 0,5 μA para o transistor “desligado”, 
qual é o valor aproximado de resistência do dispositi-
vo? Os valores de resistência resultantes sugerem que 
o valor desejado de tensão de saída será obtido?
 47. Faça uma pesquisa bibliográfica sobre a lógica CMOS e 
descreva a faixa de aplicações e as principais vantagens 
dessa técnica.
20
15
10
5
0 015
ID (mA)
VGS(V)
 
Figura 6.55 Problema 38.
352 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap06.indd 352 3/11/13 5:53 PM
polarização do fET
objetivos 
• Ser capaz de realizar uma análise CC de circuitos com JFET, MOSFET e MESFET.
• Tornar-se proficiente no uso de análise de reta de carga para examinar circuitos com FET.
• Desenvolver confiança em análise CC de circuitos com FETs e TBJs. 
• Entender como usar a curva universal de polarização de JFET para analisar as várias configurações do FET.
7777777777
7.1 inTroDução
No Capítulo 4, verificamos que é possível obter os 
níveis de polarização para uma configuração com transis-
tor de silício com o auxílio das equações características 
VBE = 0,7 V, IC = βIB e IC ≅ IE. A relação entre as variáveis 
de entrada e de saída é representada por β, cujo valor é 
considerado fixo para a análise a ser realizada. O fato de 
beta ser uma constante estabelece uma relação linear entre 
IC e IB. Dobrando-se o valor de IB, o valor de IC também 
dobra, e assim por diante.
Para o transistor de efeito de campo, a relação entre 
os parâmetros de entrada e saída é não linear em de-
corrência do termo quadrático na equação de Shockley. 
Relações lineares resultam em linhas retas quando são 
traçadas em um gráfico de umavariável versus a outra, 
enquanto funções não lineares resultam em curvas como 
aquelas obtidas para a característica de transferência de um 
JFET. A relação não linear entre ID e VGS pode complicar 
o raciocínio matemático necessário à análise CC de con-
figurações com FET. Um método gráfico pode limitar as 
soluções a uma precisão de décimos, mas é o método mais 
rápido para a maioria dos amplificadores a FET. Visto que 
esse método costuma ser o mais utilizado, a análise deste 
capítulo terá um foco mais gráfico do que matemático.
Outra diferença que existe entre as análises do TBJ 
e do FET é que:
A variável de controle para um transistor TBJ é um 
valor de corrente, enquanto para o FET essa variável 
é um valor de tensão. 
No entanto, em ambos os casos, a variável contro-
lada na saída é um valor de corrente que também define 
importantes valores de tensão do circuito de saída.
As relações gerais que podem ser aplicadas à análise 
CC dos amplificadores a FET são
 IG 0 A )1.7( (7.1)
e ID = IS (7.2) (7.2)
Para os JFETs e para os MOSFETs e MESFETs tipo 
depleção, a equação de Shockley relaciona as variáveis de 
entrada e saída:
 
ID = IDSSa1 -
VGS
VP
b
2
 )3.7(
 
(7.3)
Para MOSFETs e MESFETs tipo intensificação, a 
seguinte equação é aplicável:
 ID = k(VGS - VT)2 (7.4) (7.4)
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É particularmente importante observar que as 
equações anteriores servem apenas para o transistor de 
efeito de campo! Elas não mudarão para cada configura-
ção do circuito desde que o dispositivo opere na região 
ativa. O circuito apenas define os valores de corrente e de 
tensão associados ao ponto de operação por meio de seu 
próprio conjunto de equações. Na verdade, a solução CC 
para os circuitos com FET e TBJ é a solução de equações 
simultâneas estabelecidas pelo dispositivo e pelo circuito. 
A solução pode ser determinada com a utilização de um 
método gráfico ou matemático — o que será demonstrado 
nos primeiros circuitos a serem analisados. Entretanto, 
como já foi explicado, o método gráfico é o mais usado para 
circuitos com FET e é o método empregado neste livro.
As primeiras seções deste capítulo estão limitadas 
aos JFETs e ao método gráfico de análise. O MOSFET 
tipo depleção será então examinado, com seu número ele-
vado de pontos de operação, seguido pelo MOSFET tipo 
intensificação. Por fim, problemas relacionados a projetos 
serão investigados para que se verifiquem os conceitos e 
procedimentos introduzidos no capítulo.
7.2 Configuração Com 
polarização fixa
O mais simples dos arranjos de polarização para o 
JFET de canal n é mostrado na Figura 7.1. Chamado de 
configuração com polarização fixa, ele é uma das poucas 
configurações com FET que podem ser solucionadas com 
a utilização tanto de um método gráfico quanto de um mé-
todo matemático. Ambos os métodos são incluídos nesta 
seção para demonstrar a diferença entre eles e também 
para salientar que a mesma solução pode ser obtida pelos 
dois métodos.
A configuração da Figura 7.1 inclui os valores CA Vi 
e Vo mais os capacitores de acoplamento (C1 e C2). Lem-
bramos que os capacitores de acoplamento são “circuitos 
abertos” para a análise CC e baixas impedâncias (consi-
deradas curtos-circuitos) para a análise CA. O resistor RG 
está presente para assegurar que Vi apareça na entrada do 
amplificador FET na análise CA (veja o Capítulo 8). Para 
a análise CC,
IG ≅ 0 A
e VRG = IGRG = (0 A)RG = 0 V 
A queda de zero volt através de RG permite sua 
substituição por um curto-circuito equivalente, como o 
que é mostrado na Figura 7.2, especialmente redesenhado 
para a análise CC.
O fato de o terminal negativo da bateria estar co-
nectado diretamente ao potencial positivo de VGS revela 
claramente que a polaridade de VGS é oposta à de VGG. 
A aplicação da Lei das Tensões de Kirchhoff na malha 
indicada na Figura 7.2 no sentido horário resultará em
–VGG – VGS = 0
e VGS = -VGG )5.7( (7.5)
Uma vez que VGG é uma fonte CC constante, a tensão 
VGS é fixa; daí a notação “configuração com polarização fixa”.
O valor resultante da corrente de dreno ID é agora 
controlado pela equação de Shockley:
ID = IDSSa1 -
VGS
VP
b
2
 
 
Figura 7.1 Configuração com polarização fixa.
 
Figura 7.2 Circuito para a análise CC.
354 Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap07.indd 354 3/11/13 5:54 PM
Visto que VGS é um valor fixo para essa configura-
ção, sua magnitude e sinal podem simplesmente ser subs-
tituídos na equação de Shockley para determinar o valor 
de ID. Esse é um dos poucos casos em que a solução ma-
temática para a configuração de um FET pode ser direta.
Para uma análise gráfica seria necessário um grá-
fico da equação de Shockley, como mostra a Figura 7.3. 
Lembramos que a escolha de VGS = VP/2 resulta em uma 
corrente de dreno de IDSS/4 quando o gráfico da equação é 
traçado. Para a análise feita neste capítulo, os três pontos 
definidos por IDSS, VP e a interseção há pouco descrita serão 
suficientes para o traçado da curva.
Na Figura 7.4, o valor fixo de VGS foi superposto 
como uma reta vertical em VGS = –VGG. Em qualquer ponto 
da reta vertical, o valor de VGS é –VGG; o valor de ID deve 
ser simplesmente determinado sobre essa reta. O ponto de 
interseção das duas curvas é a solução comum para a con-
figuração — geralmente chamado de ponto quiescente ou 
ponto de operação. O subscrito Q será utilizado na notação 
da corrente de dreno e na tensão porta-fonte quando essas 
quantidades representarem valores no ponto Q. Observe, 
na Figura 7.4, que o valor quiescente de ID é determinado 
pelo esboço de uma linha horizontal do ponto Q até o eixo 
vertical ID. É importante observar que, uma vez que o circui-
to da Figura 7.1 esteja montado e operante, os valores CC 
de ID e VGS, que podem ser medidos como mostra a Figura 
7.5, são os valores quiescentes definidos pela Figura 7.4.
A tensão dreno-fonte da seção de saída pode ser 
determinada aplicando-se a Lei das Tensões de Kirchhoff, 
como segue:
+ VDS + IDRD – VDD = 0
e VDS = VDD - ID RD )6.7( (7.6)
Lembre-se de que os subscritos de uma única letra 
indicam uma tensão medida em um ponto em relação ao 
terra. Para a configuração da Figura 7.2,
 VS = 0 V (7.7) (7.7)
Utilizando uma notação com duplo subscrito, temos
VDS = VD – VS
ou VD = VDS + VS = VDS + 0 V 
e VD = VDS )8.7( (7.8)
Além disso, VGS = VG – VS
ou VG = VGS + VS = VGS + 0 V 
e VG = VGS )9.7( (7.9)
ID (mA)
VGS
2
VPVP 0
4
IDSS
IDSS
 Figura 7.3 Gráfico da equação de Shockley.
+
–
VGG
G
S
Voltímetro
Amperímetro
RD
VDD
IDQ
VGSQ
Figura 7.5 Medição dos valores quiescentes de ID e VGS.
ID (mA)
VGSVP 0
IDSSDispositivo
Circuito
Ponto Q
(solução) IDQ
VGSQ = –VGG
Figura 7.4 Solução para a configuração com polarização fixa. 
Capítulo 7 polarização do fET 355
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