Использование JFET как низкоэнергетического вкл/выкл ключа

Полевые транзисторы часто применяются в коммутационных приложениях питания. Эта статья объясняет, как транзистор с p-n переходом управления полем (JFET) может служить эффективным вкл/выкл ключом в простой ламповой схеме.

Проводимый путь JFET идет между его выводами источник и сток. На схеме ниже источник и сток JFET соединены с двумя концами лампы, точно так же, как был бы подключен механический ключ.

В отличие от биполярного транзистора, источник и сток JFET электрически неразличимы на символе. На практике большинство JFET надежно проводят в любом направлении, поэтому два вывода можно поменять местами без влияния на производительность.

JFET как разомкнутый ключ

Без напряжения между затвором и источником канал JFET полностью открыт, и лампа получает полный ток. Чтобы выключить лампу, обратное смещение DC напряжения применяется между затвором и источником:

JFET как замкнутый ключ

Приложение достаточного обратного смещения расширяет область обеднения затвор-источника, «захватывая» канал и переводя JFET в запирание. Это действие выключает лампу.

Затвор практически не потребляет тока, потому что это обратно-смещенный PN-переход. Как напряжение-управляемое устройство, JFET требует пренебрежимо малой входной мощности, что является ключевым преимуществом над биполярными транзисторами.

Однако, после снятия обратного смещения, JFET может остаться выключенным. Затвор-источный переход имеет малую емкость, способную удерживать обратное смещение как заряд. Чтобы позволить транзистору вернуться в включенное состояние, разрядной резистор помещается между затвором и источником:

Значение резистора некритично; даже высокоомный резистор обеспечивает быстрый RC-разряд, удаляющий накопленный заряд.

Любой источник напряжения, способный обеспечить несколько вольт DC, достаточно для управления JFET. Требуемое напряжение, известное как напряжение захвата или запирания, варьируется с каждым дизайном JFET и не является универсальной константой.

Ключевые моменты

• JFET управляют стоково-источным током через напряжение, приложенное между затвором и источником.
• Они нормально открыты; обратное смещение затвора расширяет область обеднения, захватывая канал.
• Разрядной резистор может понадобиться для разряда затвор-источной емкости и восстановления включенного состояния после снятия управляющего напряжения.

Связанные рабочие листы

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