JFET er Junction gate felt-effekt transistor. Normal transistor er en strømstyret enhed, der har brug for strøm til forspænding, mens JFET er en spændingsstyret enhed. Samme som MOSFET'er, som vi har set i vores tidligere tutorial, har JFET tre terminaler Gate, Drain og Source.
JFET er en væsentlig komponent til præcisionsniveauspændingsstyringer i analog elektronik. Vi kan bruge JFET som spændingsstyrede modstande eller som en switch eller endda lave en forstærker ved hjælp af JFET. Det er også en energieffektiv version, der skal erstatte BJT'erne. JFET giver lavt strømforbrug og forholdsvis lavt strømforsyning, hvilket forbedrer kredsløbets samlede effektivitet. Det giver også meget høj indgangsimpedans, hvilket er en stor fordel i forhold til BJT'er.
Der er forskellige typer transistor, i FET-familien er der to undertyper: JFET og MOSFET. Vi har allerede diskuteret om MOSFET i tidligere tutorial, her vil du lære om JFET.
Typer af JFET
Samme som MOSFET, den har to undertyper - N Channel JFET og P Channel JFET.
N-kanal JFET og P-kanal JFET skematisk model er vist på billedet ovenfor. Pilen angiver typerne af JFET. Pilen, der viser porten, angiver, at JFET er N-kanal, og på den anden side angiver pilen fra porten P-kanal JFET. Denne pil angiver også polariteten af PN-krydset, der dannes mellem kanalen og porten. Interessant nok er en engelsk mnemonic dette, at pilen på en N-kanal enhed angiver "Points i n ".
Strømmen, der strømmer gennem afløb og kilde, er afhængig af den spænding, der påføres portterminalen. For N-kanalen JFET er portens spænding negativ, og for P-kanalen JFET er portens spænding positiv.
Opførelse af JFET
I ovenstående billede kan vi se den grundlæggende konstruktion af en JFET. N-kanal JFET består af P-type materiale i N-type substrat, mens N-type materialer anvendes i p-type substrat til dannelse af en P-kanal JFET.
JFET er konstrueret ved hjælp af den lange kanal af halvledermateriale. Afhængigt af konstruktionsprocessen, hvis JFET indeholder et stort antal positive ladningsbærere (refererer til huller) er en P-type JFET, og hvis den har et stort antal negative ladningsbærere (kaldes elektroner) kaldes N-type JFET.
I den lange kanal af halvledermateriale oprettes ohmiske kontakter i hver ende for at danne kilde- og afløbsforbindelserne. Der er dannet et PN-kryds i den ene eller begge sider af kanalen.
Arbejde i JFET
Et bedste eksempel på at forstå funktionen af en JFET er at forestille sig haveslangerøret. Antag, at en haveslange giver en vandgennemstrømning gennem den. Hvis vi klemmer slangen, vil vandgennemstrømningen være mindre, og på et bestemt tidspunkt, hvis vi klemmer den helt, vil der være nul vandgennemstrømning. JFET fungerer nøjagtigt på den måde. Hvis vi bytter slangen med en JFET og vandstrømmen med en strøm og derefter konstruerer den strømførende kanal, kunne vi styre strømmen.
Når der ikke er nogen spænding på tværs af port og kilde, bliver kanalen en glat sti, som er åben for elektroner til at strømme. Men den omvendte ting sker, når en spænding påføres mellem gate og kilde i omvendt polaritet, der gør PN-krydset omvendt forspændt og gør kanalen smallere ved at øge udtømningslaget og kunne sætte JFET i afskåret eller klemme af region.
I nedenstående billede kan vi se mætningstilstand og knibningstilstand, og vi vil være i stand til at forstå, at udtømningslaget blev bredere, og den aktuelle strømning bliver mindre.
Hvis vi vil slukke for en JFET, er vi nødt til at give en negativ gate til kildespænding betegnet som V GS for en N-type JFET. For en P-type JFET er vi nødt til at levere positiv V GS.
JFET fungerer kun i udtømningstilstand, mens MOSFET'er har udtømningstilstand og forbedringstilstand.
JFET Karakteristikkurve
I ovenstående billede er en JFET forspændt gennem en variabel DC-forsyning, som styrer V GS for en JFET. Vi anvendte også en spænding over afløb og kilde. Ved hjælp af variablen V GS kan vi plotte IV-kurven for en JFET.
I ovenstående IV-billede kan vi se tre grafer for tre forskellige værdier af V GS- spændinger, 0V, -2V og -4V. Der er tre forskellige regioner Ohmisk, mætning og opdeling. Under det ohmiske område fungerer JFET som en spændingsstyret modstand, hvor strømmen styres af den spænding, der påføres den. Derefter kommer JFET ind i mætningsområdet, hvor kurven er næsten lige. Det betyder, at strømmen er stabil nok, hvor V DS ikke ville forstyrre strømmen. Men når V DS er meget mere end tolerancen, kommer JFET i sammenbrudstilstand, hvor den nuværende strøm er ukontrolleret.
Denne IV-kurve er næsten den samme for P-kanalen JFET, men der er kun få forskelle. JFET går i en afskæringstilstand, når V GS og Pinch-spænding eller (V P) er ens. Som i ovenstående kurve stiger afløbsstrømmen for N-kanal JFET, når V GS stiger. Men for P-kanal JFET aftager afløbsstrømmen, når V GS stiger.
Forspænding af JFET
Forskellige typer teknikker bruges til at forspænde JFET på en ordentlig måde. Fra forskellige teknikker anvendes nedenfor tre i vid udstrækning:
- Fast DC-forspændingsteknik
- Selvforspændende teknik
- Potentiel skillevægt
Fast DC-forspændingsteknik
I fast DC-forspændingsteknik for en N-kanal JFET er porten til JFET forbundet på en sådan måde, at JFET 's V GS forbliver negativ hele tiden. Da indgangsimpedansen til en JFET er meget høj, observeres der ingen belastningseffekter i indgangssignalet. Strømmen gennem modstanden R1 forbliver nul. Når vi anvender et AC-signal på tværs af indgangskondensatoren C1, vises signalet over porten. Nu, hvis vi beregner spændingsfaldet over R1, ifølge Ohms-loven vil det være V = I x R eller V drop = Portstrøm x R1. Da strømmen strømmer til porten er 0, forbliver spændingsfaldet over porten nul. Så ved denne forspændingsteknik kan vi styre JFET-afløbsstrømmen ved bare at ændre den faste spænding og derved ændre V GS.
Selvforspændende teknik
I selvforspændende teknik tilføjes en enkelt modstand over kildestiften. Spændingsfaldet over kildemodstanden R2 skaber V GS til at forspænde spændingen. I denne teknik er portstrømmen nul igen. Kildespændingen bestemmes af den samme ohmslov V = I x R. Derfor er kildespænding = afløbsstrøm x kildemodstand. Nu kan porten til kildespændingen bestemmes af forskellene mellem portspænding og kildespænding.
Da gate-spændingen er 0 (da gate-strømstrømmen er 0, i henhold til V = IR, gate-spænding = Gate-strøm x gate-modstand = 0) V GS = 0 - Gate-strøm x Kildemodstand. Der er således ingen behov for ekstern forspændingskilde. Forspændingen er skabt af sig selv ved hjælp af spændingsfaldet over kildemodstanden.
Potentiel skillevægt
I denne teknik anvendes en ekstra modstand, og kredsløbet er let modificeret fra den selvforspændende teknik, en potentiel spændingsdeler ved hjælp af R1 og R2 giver den krævede DC-forspænding til JFET. Spændingsfaldet over kildemodstanden er nødvendigt for at være større end modstandsdelerportens spænding. På en sådan måde forbliver V GS negativ.
Så dette er, hvordan JFET er konstrueret og partisk.