Понимание транзисторов с p-n переходом управления полем (JFET): основы и применение

Транзистор — линейное полупроводниковое прибор, управляющее током с помощью низкоэлектрического сигнала. Транзисторы делятся на две основные семьи: биполярные и полевые. В то время как биполярные транзисторы используют малый ток для управления большим током, полевые транзисторы (FET) опираются на малое напряжение для той же цели. Эта статья вводит полевую концепцию и фокусируется на транзисторе с p-n переходом управления полем (JFET).

Все FET — у니полярные, что означает, что основной ток состоит либо из электронов в n-типе полупроводника, либо из дыр в p-типе. Эта у니полярная природа становится очевидной в структуре прибора:

N-канальный JFET

В JFET управляемый ток течет между выводами сток и источник. Напряжение затвор-источник регулирует этот поток. В отличие от биполярных приборов, токовый путь не пересекает PN-переход; вместо этого он проходит через непрерывный полупроводниковый канал. На диаграме выше показан n-типовой канал; p-типовые каналы также существуют.

P-канальный JFET

Хотя p-канальные JFET доступны, n-канальные устройства используются чаще благодаря преимуществам полупроводникового производства. Для практических целей ключевое различие между n- и p-канальными JFET заключается в смещении затвор-канального PN-перехода.

Когда между затвором и источником не приложено напряжения, канал предлагает широкий, необструктированный путь для тока. Приложение обратного смещения к затвор-источному PN-переходу снижает проводимость канала. При критическом напряжении область обеднения расширяется до захвата всего канала, переводя JFET в режим запира. Этот эффект захвата аналогичен сжатию гибкого шланга до остановки потока.

JFET — нормально открытые приборы: без напряжения на затворе ток течет свободно. В противовес, биполярные транзисторы нормально закрыты; без базового тока коллекторно-эмиттерный ток отсутствует. Ток JFET управляется напряженным сигналом, в то время как биполярные транзисторы управляются токовым сигналом. Более того, обратно-смещенный затвор-источный PN-переход практически не потребляет тока, усиливая классификацию JFET как напряжение-управляемого прибора.

Прямое смещение затвор-источника слегка увеличивает проводимость канала, но переход не предназначен для переноса значительного тока, поэтому прямое смещение следует избегать.

Этот обзор предоставляет основные принципы работы JFET. В следующем разделе мы изучим роль JFET как коммутационного элемента.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

• Рабочий лист по транзисторам с p-n переходом управления полем (JFET)
• Рабочий лист по усилителям на JFET