JFET - це польовий транзистор із замикаючими воротами. Звичайний транзистор - це пристрій з керованим струмом, який потребує струму для зміщення, тоді як JFET - це пристрій, керований напругою. Так само, як і MOSFET, як ми вже бачили в нашому попередньому навчальному посібнику, JFET має три термінали Gate, Drain та Source.
JFET є важливим компонентом для контролерів точності рівня напруги в аналоговій електроніці. Ми можемо використовувати JFET як резистори, керовані напругою, або як перемикач, або навіть зробити підсилювач, використовуючи JFET. Це також енергоефективна версія для заміни BJT. JFET забезпечує низьке споживання енергії та досить низькі витрати потужності, тим самим покращуючи загальну ефективність схеми. Він також забезпечує дуже високий вхідний опір, що є головною перевагою перед BJT.
Існують різні типи транзисторів, у сімействі транзисторів є два підтипи: JFET і MOSFET. Ми вже обговорювали MOSFET у попередньому підручнику, тут ми дізнаємось про JFET.
Типи JFET
Так само, як і MOSFET, він має два підтипи - N-канал JFET і P-канал JFET.
Схематична модель N-каналів JFET та P-каналу JFET показана на зображенні вище. Стрілка позначає типи JFET. Стрілка, показана на затворі, означає, що JFET є N-каналом, а з іншого боку стрілка на затворі позначає P-канал JFET. Ця стрілка також вказує на полярність PN-переходу, який утворюється між каналом і затвором. Цікаво, що англійська мнемонічні це, що стрілка пристрої N - каналу вказує на те «Окуляри я п ».
Струм, що протікає через каналізацію та джерело, залежить від напруги, яка подається на затвор ворота. Для N-канального JFET напруга на затворі від'ємне, а для P-каналу JFET - напруга на затворі додатне.
Побудова JFET
На зображенні вище ми бачимо основну конструкцію JFET. N-канальний JFET складається з матеріалу P-типу в підкладці N-типу, тоді як матеріали N-типу використовуються в підкладці p-типу для формування P-каналу JFET.
JFET побудований з використанням довгого каналу напівпровідникового матеріалу. Залежно від процесу побудови, якщо JFET містить велику кількість позитивних носіїв заряду (називається дірками), це JFET типу P, і якщо він має велику кількість негативних носіїв заряду (називається електронами), називається N-типом JFET.
У довгому каналі напівпровідникового матеріалу на кожному кінці створюються омічні контакти, що утворюють джерела та каналізацію. PN-перехід утворений в одній або обох сторонах каналу.
Робота JFET
Одним з найкращих прикладів для розуміння роботи JFET є уявлення садової шлангової труби. Припустимо, садовий шланг забезпечує подачу води через нього. Якщо ми стиснемо шланг, витрата води буде меншим, і в певний момент, якщо ми стиснемо його повністю, буде нульовий потік води. JFET працює саме таким чином. Якщо ми обміняємо шланг JFET і потік води струмом, а потім побудуємо канал, що несе струм, ми можемо контролювати поточний потік.
Коли напруги на затворі та джерелі немає, канал стає плавним шляхом, який широко відкритий для течії електронів. Але відбувається зворотне, коли напруга подається між затвором і джерелом із зворотною полярністю, що робить PN-перехід зворотним упередженим і робить канал вужчим, збільшуючи шар виснаження, і може поставити JFET в область відсічення або віджимання.
На зображенні нижче ми бачимо режим насичення та режим віджимання, і ми зможемо зрозуміти, що шар виснаження став ширшим, а поточний потік стає менше.
Якщо ми хочемо відключити JFET, нам потрібно забезпечити негативний затвор напруги джерела, позначений як V GS для JFET типу N. Для JFET типу P нам потрібно надати позитивний V GS.
JFET працює лише в режимі виснаження, тоді як MOSFET мають режим вичерпання та режим вдосконалення.
Крива характеристик JFET
На наведеному вище зображенні JFET зміщений через змінний джерело живлення постійного струму, який буде керувати V GS JFET. Ми також подали напругу на каналізацію та джерело. Використовуючи змінну V GS, ми можемо побудувати IV криву JFET.
На наведеному вище IV-зображенні ми можемо побачити три графіки для трьох різних значень напруг V GS, 0V, -2V та -4V. Існує три різних регіони: омічний, насичений і пробійний. Під час омічної області JFET діє як резистор, керований напругою, де поточний струм контролюється напругою, що подається на нього. Після цього JFET потрапляє в область насичення, де крива майже пряма. Це означає, що поточний потік є досить стабільним, де V DS не буде перешкоджати поточному потоку. Але коли V DS набагато більший за допуск, JFET переходить у режим пробою, де поточний потік неконтрольований.
Ця крива IV майже однакова для P-каналу JFET теж, але відмінностей існує небагато. JFET переходить у режим відключення, коли напруга V GS та Pinch або (V P) однакові. Так само, як і на наведеній вище кривій, для N-каналу JFET струм стоку збільшується при збільшенні V GS. Але для P-канального JFET струм стоку зменшується при збільшенні V GS.
Упередження JFET
Для належного зміщення JFET використовуються різні типи методів. З різних методів широко використовуються нижче три:
- Виправлена техніка зміщення постійного струму
- Техніка самозсуву
- Упередження потенційного дільника
Виправлена техніка зміщення постійного струму
У фіксованій техніці зміщення постійного струму N-канального JFET, затвор JFET з'єднаний таким чином, що V GS JFET постійно залишається негативним. Оскільки вхідний опір JFET дуже високий, у вхідному сигналі не спостерігаються ефекти навантаження. Потік струму через резистор R1 залишається нульовим. Коли ми подаємо сигнал змінного струму через вхідний конденсатор С1, сигнал з'являється через затвор. Тепер, якщо ми обчислимо падіння напруги на R1, відповідно до закону Омів, це буде V = I x R або V падіння = струм затвора x R1. Оскільки струм, що надходить до затвора, дорівнює 0, падіння напруги на затворі залишається нульовим. Отже, за допомогою цієї техніки зміщення ми можемо контролювати струм стоку JFET, просто змінюючи фіксовану напругу, змінюючи тим самим V GS.
Техніка самозсуву
У техніці самозсуву один резистор додається через вихідний штифт. Падіння напруги на вихідному резисторі R2 створює V GS для зміщення напруги. У цій техніці струм затвора знову дорівнює нулю. Напруга джерела визначається за тим же законом Ом V = I x R. Тому напруга джерела = Сток стоку x резистор джерела. Тепер затвор до джерела напруги можна визначити за різницею між напругою затвора та напругою джерела.
Оскільки напруга затвора дорівнює 0 (оскільки витрата струму затвора дорівнює 0, відповідно до V = IR, напруга затвора = струм затвора x резистор затвора = 0), V GS = 0 - струм затвора x Опір джерела. Таким чином, зовнішнє джерело зміщення не потрібне. Зміщення створюється самостійно, використовуючи падіння напруги на резисторі джерела.
Упередження потенційного дільника
У цій техніці використовується додатковий резистор, і ланцюг дещо модифікований з техніки самозміщення, дільник потенційної напруги з використанням R1 і R2 забезпечує необхідне зміщення постійного струму для JFET. Падіння напруги на резисторі джерела має бути більшим, ніж напруга затвора дільника резистора. Таким чином, V GS залишається негативним.
Отже, таким чином побудований і упереджений JFET.