JFET er Junction gate felt-effekt transistor. Normal transistor er en strømstyrt enhet som trenger strøm for forspenning, mens JFET er en spenningsstyrt enhet. Samme som MOSFET, som vi har sett i vår forrige opplæring, har JFET tre terminaler Gate, Drain og Source.
JFET er en viktig komponent for presisjonsnivåspenningsstyrte kontroller i analog elektronikk. Vi kan bruke JFET som spenningsstyrte motstander eller som en bryter, eller til og med lage en forsterker ved hjelp av JFET. Det er også en energieffektiv versjon for å erstatte BJT. JFET gir lavt strømforbruk og ganske lavt strømforbruk, og forbedrer dermed den totale effektiviteten til kretsen. Det gir også veldig høy inngangsimpedans, noe som er en stor fordel i forhold til BJT-er.
Det finnes forskjellige typer transistor, i FETs-familien er det to undertyper: JFET og MOSFET. Vi har allerede diskutert om MOSFET i forrige opplæring, her vil du lære om JFET.
Typer JFET
Samme som MOSFET, den har to undertyper - N Channel JFET og P Channel JFET.
N-kanal JFET og P-kanal JFET skjematisk modell er vist på bildet ovenfor. Pilen angir typene JFET. Pilen som viser porten angir at JFET er N-kanal, og på den annen side viser pilen fra porten P-kanal JFET. Denne pilen indikerer også polariteten til PN-krysset, som dannes mellom kanalen og porten. Interessant er at en engelsk mnemonic er denne, den pilen på en N-Channel-enhet indikerer "Points i n ".
Strømmen som strømmer gjennom avløpet og kilden er pålitelig av spenningen som påføres portterminalen. For N-kanalen JFET er Gate-spenningen negativ og for P-kanalen JFET er Gate-spenningen positiv.
Bygging av JFET
På bildet ovenfor kan vi se den grunnleggende konstruksjonen til en JFET. N-Channel JFET består av P-type materiale i N-type substrat, mens N-type materialer brukes i p-type substrat for å danne en P-kanal JFET.
JFET er konstruert ved hjelp av den lange kanalen av halvledermateriale. Avhengig av konstruksjonsprosessen, hvis JFET inneholder et stort antall positive ladningsbærere (refererer til hull), er det en P-type JFET, og hvis den har et stort antall negative ladningsbærere (refererer til som elektroner) kalles N-type JFET.
I den lange kanalen med halvledermateriale opprettes ohmiske kontakter i hver ende for å danne kilde- og dreneringsforbindelsene. Et PN-kryss er dannet i den ene eller begge sider av kanalen.
Arbeid med JFET
Et beste eksempel på å forstå hvordan en JFET fungerer, er å forestille seg hageslangerøret. Anta at en hageslange gir vannstrøm gjennom den. Hvis vi klemmer på slangen, vil vannstrømmen være mindre, og på et visst tidspunkt hvis vi klemmer den helt, vil det være null vannføring. JFET fungerer nøyaktig på den måten. Hvis vi bytter slangen med en JFET og vannstrømmen med en strøm og deretter konstruerer den strømførende kanalen, kan vi kontrollere strømmen.
Når det ikke er spenning over porten og kilden, blir kanalen en jevn bane som er åpen for elektroner å strømme. Men det motsatte skjer når en spenning påføres mellom gate og kilde i omvendt polaritet, noe som gjør PN-krysset reversert forspent og gjør kanalen smalere ved å øke utarmingslaget og kan sette JFET i avskåret eller klemme av region.
I bildet nedenfor kan vi se metningsmodus og klemme-av-modus, og vi vil kunne forstå uttømmingslaget ble bredere og strømmen blir mindre.
Hvis vi vil slå av en JFET, må vi gi en negativ port til kildespenningen betegnet som V GS for en N-type JFET. For en P-type JFET, må vi gi positiv V GS.
JFET fungerer bare i utarmingsmodus, mens MOSFET har utarmingsmodus og forbedringsmodus.
JFET-karakteristikkkurve
I bildet ovenfor er en JFET forspent gjennom en variabel DC-forsyning, som vil kontrollere V GS til en JFET. Vi brukte også en spenning over avløpet og kilden. Ved hjelp av variabelen V GS kan vi plotte IV-kurven til en JFET.
I IV-bildet ovenfor kan vi se tre grafer for tre forskjellige verdier av V GS- spenninger, 0V, -2V og -4V. Det er tre forskjellige regioner Ohmisk, metning og sammenbrudd. Under det ohmiske området fungerer JFET som en spenningsstyrt motstand, der strømmen styres av spenningen som påføres den. Etter det kommer JFET inn i metningsområdet der kurven er nesten rett. Det betyr at strømmen er stabil nok der V DS ikke vil forstyrre strømmen. Men når V DS er mye mer enn toleransen, kommer JFET inn i sammenbruddsmodus der strømmen er ukontrollert.
Denne IV-kurven er nesten den samme for P-kanalen JFET også, men det er få forskjeller. JFET vil gå i en avskjæringsmodus når V GS og Pinch voltage eller (V P) er den samme. Som i kurven ovenfor øker avløpsstrømmen for N-kanal JFET når V GS øker. Men for P-kanal JFET reduseres avløpsstrømmen når V GS øker.
Forstyrrelse av JFET
Forskjellige typer teknikker brukes til å forspenne JFET på en riktig måte. Fra forskjellige teknikker brukes nedenfor tre mye:
- Fast DC-forspenningsteknikk
- Selvspennende teknikk
- Potensiell skillespenning
Fast DC-forspenningsteknikk
I fast DC-forspenningsteknikk for en N-kanal JFET, er porten til JFET koblet på en slik måte at V GS til JFET forblir negativ hele tiden. Siden inngangsimpedansen til en JFET er veldig høy, observeres ingen belastningseffekter i inngangssignalet. Strømmen gjennom motstanden R1 forblir null. Når vi bruker et vekselstrømssignal over inngangskondensatoren C1, vises signalet over porten. Nå, hvis vi beregner spenningsfallet over R1, vil det i henhold til Ohms-loven være V = I x R eller V drop = Portstrøm x R1. Da strømmen som strømmer til porten er 0, forblir spenningsfallet over porten null. Så, ved denne forspenningsteknikken, kan vi kontrollere JFET-avløpsstrømmen ved å bare endre den faste spenningen og dermed endre V GS.
Selvspennende teknikk
I selvforspenningsteknikk tilsettes en enkelt motstand over kildepinnen. Spenningsfallet over kildemotstanden R2 skaper V GS for å forspenne spenningen. I denne teknikken er portstrømmen null igjen. Kildespenningen bestemmes av den samme ohmsloven V = I x R. Derfor er kildespenning = Tømmestrøm x kildemotstand. Nå kan gate til kildespenning bestemmes av forskjellene mellom gate spenning og kildespenning.
Siden gate-spenningen er 0 (ettersom gate-strømmen er 0, i henhold til V = IR, gate-spenning = Gate-strøm x gate-motstand = 0), V GS = 0 - Gate-strøm x kildemotstand. Dermed er det ingen ekstern forspenningskilde er nødvendig. Forspenningen er skapt av selv, ved hjelp av spenningsfallet over kildemotstanden.
Potensiell skillespenning
I denne teknikken brukes en ekstra motstand, og kretsen er modifisert litt fra selvforspenningsteknikken, en potensiell spenningsdeler ved bruk av R1 og R2 gir den nødvendige DC-forspenningen for JFET. Spenningsfallet over kildemotstanden er nødvendig for å være større enn motstandsdelerportens spenning. På en slik måte forblir V GS negativ.
Så dette er hvordan JFET er konstruert og partisk.