Los transistores
 

www.geocities.ws/danielperez    www.qsl.net/lw1ecp   Ing. Daniel Pérez    LW1ECP   

fb: Daniel Ricardo Perez Alonso    contacto: danyperez1{arrroba}yahoo.com.ar

Inauguro este capítulo comenzando por los transistores de efecto de campo. En las décadas de los 70 y 80 parecía que iban a dominar los diseños de las etapas de RF y conversor (mixer) en los receptores de HF caseros. En la QST y el Handbook abundaban los diseños con JFET (FET de juntura) como el MPF102, y MOSFET de doble compuerta como el 40673. La curva de transferencia de un FET sigue una ley cuadrática, mientras que la de un transistor bipolar es exponencial. Debido a esto, cuando se reciban varias señales fuertes no deseadas, una etapa frontal con FETs "inventará" menos recepciones inexistentes.

En cambio, como mixers se fueron imponiendo los de anillos de diodos schottky con características de intermodulación superiores a las de los FETs; pero en el extremo opuesto inexplicablemente también se popularizaron integrados bipolares como el NE602 y NE612. Quienes tengan colegas en las cercanías deben evitar esos integrados como peste. Tema para otro capítulo.

En fin, si hoy quisiera armarme un receptor sencillo pero decente, seguiría eligiendo los JFET o MOSFET. Pero estemos atentos a un par de contras. Una es la *espantosa* tolerancia en Vgs(off) y en Idss que se especifica para la mayoría de los JFET. Uno de los peores ejemplos es el clásico MPF102. Mirando la hoja de datos de Motorola, que era un fabricante serio:

- La Vgs de corte Vgs(off) (también llamada Vp, pinch-off = estrangulamiento) puede estar en cualquier valor entre -0,5 y -7,5V!?!

- La Idss (Id para Vgs=0) puede estar entre 2 y 20mA !?!
Es una tomada de pelo! Es como hornear pan, y que algunos salgan crudos y otros resecos  ;-)  Con otros como los BF245A,  BF245B y BF245C al menos se tomaron una pequeña molestia para discriminarlos según Idss y Vgs(off) (también llamada Vp, pinch-off = estrangulamiento).

En www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/qst/1994/06/page27 , trascripción de la QST de Junio 1994, se menciona que el clásico diodo a masa en compuerta de los Colpitts es como un AGC que ayuda a remediar la dispersión de características a costa de mayor ruido. Y aconseja "considere usar un FET con tolerancia más angosta que los ubicuos y mediocres MPF102 o 2N3819".

Si no, no tienes más remedio que:

- Diseñar el circuito para que no sea demasiado afectado por tanta dispersión (p. ej. haciendo caer bastante tensión en el R de surtidor); o:

- Tomarte la molestia de medir el Vgs(off) del lote que hayas comprado, y retocar los valores del circuito para ese lote.
Si decides testear los JFETs antes de soldarlos al circuito, ya sabes cómo medirlos:

- Medir Idss: G en corto con S, aplicar Vds, y medir Id. Vds debe ser lo suficiente como para que al variarla no varíe Id, pero sin exceder la disipación.

- Medir Vgs(off): medir con un voltímetro preferentemente de 10 megohm la tensión en S, aplicando una Vdg suficiente como para que la medición no varíe.
 

Las curvas anteriores bien podrían ser de dos JFET identificados como MPF102 pero de lotes muy distintos. Uno tiene una Idss de 2mA, el otro de 20. Ambos varían 0,57mA al variar Vgs entre -0,1 y 0V, o sea que en esa zona ambos tienen una transconductancia (gm o gfs) de 5,7mS (milisiemens = milimho = mA/V). Todo dentro de las especificaciones del fabricante, ver la tabla de más abajo. Ve por qué usé el adjetivo "espantosa"? Es poco probable que le toque un transistor con uno de esos valores extremos, pero si le toca no puede protestar.

Yo prefiero tratar de conseguir un modelo con rango de Idss más acotado. Porque supongamos que lograra diseñar mi circuito de modo que Id sea siempre de 2mA, no importa si le sueldo un JFET con Idss de 2 o de 20mA. El de 2 trabajará con gm=5,7mS, pero en el de 20 será de 2mS. Lo ideal es:

- Elegir modelos de baja Idss para equipos operados con batería, para minimizar el consumo, o bajo nivel de oscilador si se usa como mixer.

- Elegir con alta Idss (y polarizarlo en o cerca de Idss) si se busca máxima linealidad.

La otra contra es conseguirlos. Especialmente los MOSFET de doble compuerta como los 40673 40820 BF904 3N201 MPF121 (los de depletion de 1 compuerta como el 3N128 prácticamente no existieron). En este hilo califican de "zombies" a los 40673 ;-)

https://hackaday.com/2016/03/21/the-curse-of-the-40673-zombie-components-that-refuse-to-leave-the-building/
www.vintage-radio.net/forum/showthread.php?t=136226

Una sugerencia, para quienes se animen a desoldar SMD, es conseguirlos en sintonizadores de TV abandonados, en general hay uno en cada etapa de entrada de VHF, cable y UHF.

En cuanto a los JFETs, es vergonzosa la variedad de designaciones según el fabricante para dispositivos casi idénticos. Sé de un colega que se cansó de buscar un BFW10 y a punto de poner un NPN BF494 en su lugar, cuando hay al menos cuatro códigos de los comunes que andan igual. Preparé esta tabla a partir de varias hojas de datos:

En fin: para hasta VHF, y para aplicaciones de audio comunes, sirve casi cualquiera de los tipos de baja corriente. Los de bajas Idss y Vgs(off) son preferibles para diseños portátiles por su menor consumo. Y los de altas Idss y Vgs(off) son mejores en cuanto a rango dinámico.

Apéndice: cómo hallar la expresión de Id en función de Vgs, sabiendo que la curva es aproximadamente una media parábola:

(Continuará)

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