Regulador de Corriente JFET – Construye y Prueba una Fuente de Corriente Constante Estable

COMPONENTES Y MATERIALES

• Un transistor de efecto de campo de unión N-canal (JFET), como 2N3819 o J309 (Radio Shack #276-2035).
• Dos baterías de 6 V.
• Un potenciómetro lineal de una vuelta, 10 kΩ (Radio Shack #271-1715).
• Una resistencia de 1 kΩ.
• Una resistencia de 10 kΩ.
• Tres resistencias de 1,5 kΩ.

Importante – usa un JFET N-canal, no un dispositivo P-canal. Incluso paquetes idénticos pueden tener pinouts diferentes, así que siempre verifica la hoja de datos antes de cablear.

Como algunos fabricantes ocasionalmente etiquetan mal diagramas de pines, verifica cada pin con función chequeo diodo de multímetro. Para guía detallada sobre identificación de terminales JFET, vea Capítulo 5 de la serie Semiconductor Volume III.

REFERENCIAS CRUZADAS

• Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, Capítulo 5: "Transistores de Efecto de Campo de Unión"
• Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, Capítulo 3: "Diodos y Rectificadores"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Usar un JFET como regulador de corriente preciso.
• Comprender la excelente estabilidad térmica del JFET.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Capítulos previos introdujeron un espejo de corriente de transistor bipolar (BJT), que usa dos transistores para forzar corrientes iguales. El regulador de corriente JFET reemplaza ese par con un solo JFET, ofreciendo rendimiento idéntico mientras simplifica el circuito.

Las resistencias en serie R_adjust y R_limit establecen la corriente deseada, mientras que las resistencias de carga y puntos de prueba (TP1–TP4) demuestran que la corriente permanece constante sin importar cambios de carga. Comienza el experimento colocando la punta de prueba en TP4 y barriendo el potenciómetro.

Observarás una corriente ajustable modesta en el rango de pocos miliamperios. Elige un valor conveniente en miliamperios, mueve la punta a TP3, luego TP2, y finalmente TP1; el medidor debería leer casi lo mismo cada vez, confirmando comportamiento de corriente constante.

Para desafiar al regulador, ajusta el potenciómetro a una corriente diferente y repite mediciones en TP1–TP4. La corriente debería mantenerse estable en los cuatro puntos. En TP5, que está después de una resistencia de 10 kΩ, la carga total sube a 14,5 kΩ – una resistencia que fuerza al JFET a saturación, causando caída brusca de corriente. Esto ilustra la limitación de caída de voltaje del regulador.

Cuando el punto de regulación se establece a corriente menor, el JFET puede mantener regulación sobre un rango de carga mucho más amplio. Prueba calentando el transistor con la mano y enfriándolo con ventilador; la corriente medida permanecerá inalterada, mostrando la inmunidad del JFET a variaciones de temperatura y su resistencia a fuga térmica.

Como solo se usa un transistor, no hay requisito de igualado preciso, y el circuito es inmune inherentemente a la deriva de temperatura que aqueja a espejos BJT.

Otra aplicación de esta configuración es el "diodo de corriente constante". Consiste en un JFET con resistencia fija entre compuerta y fuente, protegido por un diodo PN en serie para bloquear polarización inversa. Ver el diagrama abajo para la implementación clásica.

SIMULACIÓN POR COMPUTADORA

Esquemático con números de nodo SPICE:

Netlist (copia lo siguiente en un archivo de texto y ejecútalo en SPICE):

Regulador corriente JFET
vsource 1 0
rload 1 2 4.5k
j1 2 0 3 mod1
rlimit 3 0 1k
.model mod1 njf
.dc vsource 6 12 0.1
.plot dc i(vsource)
.end

Como SPICE no soporta barrido de valores de resistencia, el ejemplo varía el voltaje de fuente de 6 V a 12 V en pasos de 0,1 V. Con R_limit a 1 kΩ, la corriente simulada es 291,8 µA – una cifra que diferirá ligeramente de un circuito real debido a variaciones de parámetros de dispositivo. Muchos fabricantes proveen modelos SPICE que pueden insertarse en la línea .model para simulación más precisa.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA

• Hoja de Trabajo de Transistores de Efecto de Campo de Unión (JFET)