Relatório 03 - Polarização DC MOSFET - Eletrônica Analógica II

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST 
DISCIPLINA: LAB. DE ELETRÔNICA ANALÓGICA II 
RELATÓRIO TÉCNICO 
TURMA ELÉTRICA – 2025/01 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 03: “POLARIZAÇÃO DC DE FETs” 
 
 
 
 
 
 
Daniel Deyvison Pinheiro Batista 
 
Ismael Almeida de Lima 
 
Lucas Gabriel Soares Barbosa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
2025 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
1. Introdução……….……………………………………………………………….3 
2.Fundamentação Teórica…………………………………………………………..4 
3. Descrição do Experimento.………………………………………………………5 
4. Resultados………………………………………………………………………..6 
5. Questões………………………………………………………………………….7 
6. Conclusão…………………………………………………………………….…..10 
7. Referências.………………………………………………………………………11 
 
 
INTRODUÇÃO 
A polarização em corrente contínua (DC) de transistores MOSFET é um dos 
fundamentos essenciais no estudo e aplicação de dispositivos eletrônicos. Este 
processo consiste em definir corretamente os pontos de operação (também 
chamados de ponto Q) dos transistores, garantindo que eles funcionem de forma 
estável em uma determinada região de operação – geralmente a região ativa – e 
que respondam adequadamente aos sinais aplicados. 
A correta polarização de MOSFETs é de extrema importância para o projeto 
de amplificadores, osciladores, comutadores e diversos outros circuitos analógicos e 
digitais. Ela assegura o funcionamento linear do dispositivo, evita distorções 
indesejadas e protege o componente contra danos decorrentes de tensões ou 
correntes excessivas. 
Neste relatório, será abordada a análise de um circuito com polarização DC 
de um MOSFET, onde foram realizadas medições práticas e cálculos teóricos. Além 
disso, ao final do experimento, serão respondidas as questões propostas, 
comparando os resultados obtidos e discutindo possíveis variações ou 
inconsistências observadas durante a execução. 
 
 
 
 
 
 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
As abordagens usadas para polarização de BJTs também podem ser usadas 
para polarizar MOSFETS. Na polarização DC do BJT os níveis de polarização 
obtêm-se com auxílio das equações características VBE = 0.7 V, IC = IB e IE = IC + 
IB. 
Para o transistor de efeito de campo (FET), a relação entre os parâmetros de 
entrada e saída não é linear em decorrência do termo quadrático na equação de 
Shockley. Assim, um método gráfico, na prática, costuma ser mais utilizado. 
 
A polarização de componentes discretos para amplificadores MOSFET é 
realizada com os circuitos mostrados na Figura 1. A tensão da porta à fonte 
determina o tipo de circuito que pode ser necessário para aquela configuração do 
transistor. Da mesma forma que na polarização DC do BJT, existem três arranjos de 
polarização: circuito de polarização fixa, circuito com autopolarização e circuitos de 
polarização pelo divisor de tensão. 
 
Figura 1 - Configuração de polarização por divisão de tensão para (a) JFET e (b) E-MOSFET canal n. 
 
 
Para o MOSFET tipo intensificação de canal n, a corrente de dreno é igual a 
zero para valores de tensão porta-fonte menores que o valores de limiar VGS(Th), 
como mostra a figura 2. 
 
Figura 2 - Curva característica de transferência de um MOSFET tipo intensificação 
de canal n. 
Para valores de VGS maiores que VGS(Th), a corrente de dreno é definida 
como por: Id = k 𝑉𝑔𝑠 − 𝑉𝑔𝑠(𝑡ℎ)( )2
A partir de valores do datasheet, ID(on) e VGS(on), a equação pode ser 
resolvida para k: 𝑘 = 𝐼𝑑(𝑙𝑖𝑔𝑎𝑑𝑜)
𝑉𝑔𝑠(𝑙𝑖𝑔𝑎𝑑𝑜) − 𝑉𝑔𝑠(𝑡ℎ)( )2 
Observando-se a Figura 1(b), R1 e R2 formam um divisor de tensão. 
Partindo-se do princípio que Ig = 0 mA , então 
 𝑉𝑔 = 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2 𝑉𝑑𝑑
Assim sendo, podem-se escrever as equações das malhas de entrada e 
saída: 
Malha de entrada: 
 + 𝑉𝑔 − 𝑉𝑔𝑠 − 𝑉𝑟𝑠 = 0 ⇒ 𝑉𝑔𝑠 = 𝑉𝑔 − 𝑉𝑟𝑠 𝑒 𝑉𝑔𝑠 = 𝑉𝑔 − 𝐼𝑑𝑅𝑠
 
 
Malha de saída: 
 + 𝑉𝑟𝑠 + 𝑉𝑑𝑠 + 𝑉𝑟𝑑 − 𝑉𝑑𝑑 = 0
Sabendo-se que : 𝐼𝑑 = 𝐼𝑠
 𝑉𝑑𝑠 = 𝑉𝑑𝑑 − 𝐼𝑑(𝑅𝑠 + 𝑅𝑑)
3. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
 
Materiais Utilizados 
➢ 01 E-MOSFET 2N7000 
➢ 01 Fonte CC regulada variável 
➢ 01 Multímetro Digital 
➢ Cabos 
➢ 01 Placa de contatos (protoboard) 
➢ Resistores de valores diversos 
➢ Ferramentas e jumpers 
 
 
Primeiramente montamos o circuito da figura abaixo: 
 
Figura 3 - Circuito amplificador de pequenos sinais 
 
Com o circuito montado, iniciamos as etapas do roteiro do experimento 
 
 
a) Dados do experimento: 
VDD = 20 V, IDQ = 50 mA, VRS = 5 V, R2 = 100 k, e VDQ = 10 V. 
 
 
b) Calcule RD. Especifique o valor comercial mais aproximado e a potência 
apropriada. 
 
 𝑅𝐷 = 𝑉𝐷𝐷−𝑉𝐷𝑄
𝐼𝐷𝑄 = 20−10
50𝑚𝐴 = 200Ω
PRD= 𝐼𝐷𝑄2 · 𝑅𝑆 = 0, 052 · 100 = 0, 25𝑊
 
c) Determine graficamente VGSQ com auxílio da curva de transferência do 
E-MOSFET 2N7000 
O VGSQ é o ponto dado em 3 V mostrado na figura 4. VGSQ= 3 V 
 
 
d) Calcule RS, VG e R1. Especifique o valor comercial aproximado e a potência 
apropriada do resistor. 
 
 𝑉𝑔 = 𝑉𝑔𝑠 + 𝑉𝑟𝑠 = 3 + 5 = 8 𝑉 
 
 = 150 k 𝑉𝑔 = 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2 𝑉𝑑𝑑 ⇒ 𝑅1 = 𝑅2𝑉𝑑𝑑−𝑅2𝑉𝑔
𝑉𝑔 = 100×100×120−8
8 Ω
 
 = 100 𝑅𝑠 = 𝑅1
𝐼𝑑𝑞 = 5
0,5 Ω
 
e) Calcule VG / RS e trace a reta de carga a partir dos valores de VG e VG /RS. 
 
 
 
 
Figura 4 – Gráfico MOSFET - Reta de Carga 
 
 
f) Utilizando o protoboard monte o circuito de ensaio conforme Figura 1(b). 
 
Figura 5 - Circuito do experimento montado na protoboard 
 
g) Ligue a fonte de tensão e ajuste a saída para 20 V e aplique no VDD; 
 
 
h) Com o auxílio do multímetro, medimos e anotamos na Tabela 1, os valores de 
IDQ, VRD, VRS, VGS, VG e VDS. 
 
IDQ VRD VRS VGS VG VDS 
56,7 mA 11,28V 8,00 V 2,26 V 8,00V 5,8V 
 
 
 
 
4.RESULTADOS EXPERIMENTAIS ADICIONAIS 
 
a) Simule por meio de aplicativo gráfico ID X VDS (incluindo as curvas de VGS). 
 
 
 
Figura 6 - Gráfico ID x VDS com as curvas VGS 
 
b) Analisando a reta de carga obtida, que mudanças podem ser propostas para melhorar o 
ponto quiescente ? 
Algumas soluções podem ser feitas pra ter uma exatidão no ponto Q traçado pela reta entre 
eles são: 
1.Ao aumentar VGSV_{GS}VGS , o ponto Q se move para regiões de maior IDI_DID , 
tornando a operação mais estável e garantindo que o transistor esteja bem na região ativa. 
 
2.Reduzir a resistência de dreno (se houver): 
Isso altera a inclinação da reta de carga, deslocando o ponto Q para cima (maior ID) 
 
3.Ajustar a fonte de corrente ou resistor de fonte (caso existam): 
Se houver um resistor de fonte (na perna do S), ajustá-lo pode também influenciar 
diretamente o VGS , e portanto o ponto de operação. 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 Durante o experimento foi possível entender na prática como o transistor funciona e por 
que a polarização correta é tão importante. Como já tínhamos a base de calculos para o 
funcionamento correto de operação do transistor, apenas foi necessário calcular os valores 
com os cálculos ensinados em sala de aula. A prática ajudou a entender bem o que vimos em 
teoria, e nos deu mais confiança para analisar e montar circuitos com esses componentes. 
No geral, o experimento foi bastante útil para consolidar os conceitos e também para ganhar 
mais prática com polarização DC de transistor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
BOYLESTAD, Robert L. Introdução à Análise de Circuitos. 12a ed. São Paulo: 
Pearson Prentice Hall, 2012.