Ang JFET ay Junction gate field-effect transistor. Ang normal na transistor ay isang kasalukuyang kinokontrol na aparato na nangangailangan ng kasalukuyang para sa biasing, samantalang ang JFET ay isang aparato na kinokontrol ng boltahe. Parehas tulad ng MOSFETs, tulad ng nakita natin sa aming nakaraang tutorial, ang JFET ay may tatlong mga terminal na Gate, Drain, at Source.
Ang JFET ay isang mahalagang sangkap para sa mga antas ng katumpakan na nagpapatakbo ng boltahe sa mga analog electronics. Maaari naming gamitin ang JFET bilang resistors na kinokontrol ng boltahe o bilang isang switch, o kahit na gumawa ng isang amplifier gamit ang JFET. Ito rin ay isang bersyon na mahusay sa enerhiya upang mapalitan ang BJTs. Nagbibigay ang JFET ng mababang pagkonsumo ng kuryente at medyo mababa ang mga disipasyon ng kuryente, kaya't pinapabuti ang pangkalahatang kahusayan ng circuit. Nagbibigay din ito ng napakataas na impedance ng pag-input na isang pangunahing bentahe sa isang BJTs.
Mayroong iba't ibang mga uri ng Transistor, sa pamilya ng FETs, mayroong dalawang mga subtypes: JFET at MOSFET. Tinalakay na namin ang tungkol sa MOSFET sa nakaraang tutorial, dito malalaman ang tungkol sa JFET.
Mga uri ng JFET
Parehas tulad ng MOSFET mayroon itong dalawang mga subtypes- N Channel JFET at P Channel JFET.
Ang channel ng JFET at P channel na JFET na modelong eskematiko ay ipinapakita sa imahe sa itaas. Ang arrow ay nagpapahiwatig ng mga uri ng JFET. Ang arrow na ipinapakita sa gate ay nangangahulugan na ang JFET ay N-channel at sa kabilang banda ang arrow mula sa gate ay nangangahulugang P-channel JFET. Ipinapahiwatig din ng arrow na ito ang polarity ng PN junction, na nabuo sa pagitan ng channel at ng gate. Kapansin-pansin, isang Ingles na mnemonic ito, ang arrow ng isang aparato na N- Channel ay nagpapahiwatig ng "Points i n ".
Ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng Drain at Source ay maaasahan sa boltahe na inilapat sa terminal ng Gate. Para sa N channel JFET, ang boltahe ng Gate ay negatibo at para sa P channel na JFET ang Gate boltahe ay positibo.
Pagtatayo ng JFET
Sa imahe sa itaas, maaari naming makita ang pangunahing pagbuo ng isang JFET. Ang N-Channel JFET ay binubuo ng materyal na uri ng P sa N-type substrate samantalang ang mga materyal na uri ng N ay ginagamit sa p-type na substrate upang mabuo ang isang P channel JFET.
Ang JFET ay itinayo gamit ang mahabang channel ng materyal na semiconductor. Depende sa proseso ng konstruksyon, kung ang JFET ay naglalaman ng maraming bilang ng mga positibong tagadala ng singil (tumutukoy sa mga butas) ay isang uri ng JFET, at kung mayroon itong isang malaking bilang ng mga negatibong tagadala ng singil (tumutukoy bilang mga electron) ay tinatawag na N-type JFET.
Sa mahabang channel ng materyal na semiconductor, ang mga contact na Ohmic sa bawat dulo ay nilikha upang mabuo ang mga koneksyon ng Source at Drain. Ang isang PN junction ay nabuo sa isa o magkabilang panig ng channel.
Paggawa ng JFET
Ang isang pinakamahusay na halimbawa upang maunawaan ang pagtatrabaho ng isang JFET ay upang isipin ang tubo ng hose ng hardin. Ipagpalagay na ang isang hose ng hardin ay nagbibigay ng daloy ng tubig sa pamamagitan nito. Kung pinipiga natin ang medyas ang daloy ng tubig ay magiging mas kaunti at sa isang tiyak na punto kung pipilitin natin itong ganap na magkakaroon ng zero flow ng tubig. Ang JFET ay gumagana nang eksakto sa paraang iyon. Kung ipinagpapalit natin ang medyas sa isang JFET at ang daloy ng tubig na may isang kasalukuyang at pagkatapos ay buuin ang kasalukuyang dalang channel, makokontrol namin ang kasalukuyang daloy.
Kapag walang boltahe sa gate at pinagmulan, ang channel ay magiging isang makinis na landas na bukas na bukas para sa daloy ng mga electron. Ngunit ang kabaligtaran na bagay ay nangyayari kapag ang isang boltahe ay inilapat sa pagitan ng gate at mapagkukunan sa reverse polarity, na ginagawang nakabaligtad ang PN junction at ginagawang mas makitid ang channel sa pamamagitan ng pagdaragdag ng layer ng pagkaubos at maaaring ilagay ang JFET sa cut-off o kurot sa rehiyon.
Sa imahe sa ibaba maaari naming makita ang saturation mode at kurutin ang mode at maiintindihan natin ang pagkaubos ng layer na naging mas malawak at ang kasalukuyang daloy ay nagiging mas kaunti.
Kung nais naming patayin ang isang JFET kailangan naming magbigay ng isang negatibong gate sa mapagkukunan ng boltahe na tinukoy bilang V GS para sa isang N-type na JFET. Para sa isang P-type na JFET, kailangan naming magbigay ng positibong V GS.
Gumagana lamang ang JFET sa depletion mode, samantalang ang MOSFETs ay mayroong depletion mode at pagpapahusay na mode.
Curve ng Mga Katangian ng JFET
Sa imahe sa itaas, ang isang JFET ay kampi sa pamamagitan ng isang variable na DC supply, na makokontrol sa V GS ng isang JFET. Nag-apply din kami ng boltahe sa buong Drain at Source. Gamit ang variable V GS, maaari nating lagyan ng plano ang IV curve ng isang JFET.
Sa imahe sa itaas na IV, maaari nating makita ang tatlong mga graphic, para sa tatlong magkakaibang halaga ng V GS voltages, 0V, -2V at -4V. Mayroong tatlong magkakaibang rehiyon na rehiyon ng Ohmic, saturation, at Breakdown. Sa panahon ng rehiyon ng Ohmic, ang JFET ay gumaganap tulad ng isang boltahe na kinokontrol na risistor, kung saan ang kasalukuyang daloy ay kinokontrol ng boltahe na inilapat dito. Pagkatapos nito, ang JFET ay nakakakuha sa rehiyon ng saturation kung saan ang kurba ay halos tuwid. Nangangahulugan iyon na ang kasalukuyang daloy ay sapat na matatag kung saan ang V DS ay hindi makagambala sa kasalukuyang daloy. Ngunit kapag ang V DS ay higit pa sa pagpapaubaya, ang JFET ay napupunta sa breakdown mode kung saan ang kasalukuyang daloy ay hindi kontrolado.
Ang IV curve na ito ay halos pareho para sa P channel JFET din, ngunit may ilang mga pagkakaiba-iba na umiiral. Ang JFET ay pupunta sa isang cut-off mode kapag ang V GS at Pinch voltage o (V P) ay pareho. Gayundin sa curve sa itaas, para sa N channel JFET ang kasalukuyang pagtaas ng alisan ng tubig kapag tumaas ang V GS. Ngunit para sa P-channel JFET ang kasalukuyang pagbawas ng alisan ng tubig kapag tumaas ang V GS.
Biasing ng JFET
Ang iba't ibang mga uri ng diskarte ay ginagamit upang bias ang JFET sa isang maayos na pamamaraan. Mula sa iba't ibang mga diskarte, sa ibaba ng tatlong malawak na ginagamit:
- Naayos ang DC Biasing Technique
- Diskarte sa Pag-bias sa Sarili
- Potensyal na Divider Biasing
Naayos ang DC Biasing Technique
Sa nakapirming diskarteng biasing DC ng isang N channel na JFET, ang gate ng JFET ay konektado sa isang paraan na ang V GS ng JFET ay mananatiling negatibo sa lahat ng oras. Tulad ng input impedance ng isang JFET ay napakataas walang mga pag-load ng mga epekto na sinusunod sa input signal. Ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng risistor R1 ay mananatiling zero. Kapag nag-apply kami ng isang AC signal sa kabuuan ng input capacitor C1, lilitaw ang signal sa buong gate. Ngayon, kung makalkula natin ang pagbaba ng boltahe sa kabuuan ng R1, alinsunod sa batas ng Ohms magiging V = I x R o V drop = Kasalukuyang gate x R1. Tulad ng kasalukuyang dumadaloy sa gate ay 0 ang boltahe na drop sa kabuuan ng gate ay mananatiling zero. Kaya, sa pamamaraang biasing na ito, makokontrol natin ang JFET na kasalukuyang alisan ng tubig sa pamamagitan lamang ng pagbabago ng nakapirming boltahe sa gayon binabago ang V GS.
Diskarte sa Pag-bias sa Sarili
Sa diskarteng self-biasing, ang isang solong risistor ay idinagdag sa kabuuan ng pin na pinagmulan. Ang pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng mapagkukunang risistor R2 ay lumilikha ng V GS upang makiling ang boltahe. Sa pamamaraang ito, ang kasalukuyang gate ay zero muli. Ang pinagmulan ng boltahe ay natutukoy ng parehong batas ng ohms V = I x R. Samakatuwid mapagkukunan ng boltahe = Drain current x source resistor. Ngayon, ang gate sa pinagmulan ng boltahe ay maaaring matukoy ng mga pagkakaiba sa pagitan ng boltahe ng gate at boltahe ng pinagmulan.
Dahil ang boltahe ng gate ay 0 (dahil ang kasalukuyang daloy ng gate ay 0, ayon sa V = IR, boltahe ng gate = Kasalukuyang gate x gate risistor = 0) ang V GS = 0 - Kasalukuyang gate x Paglaban ng mapagkukunan. Samakatuwid walang panlabas na mapagkukunan ng biasing ang kinakailangan. Ang biasing ay nilikha ng sarili, gamit ang pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng risistor.
Potensyal na Divider Biasing
Sa diskarteng ito, ginagamit ang isang karagdagang risistor at ang circuit ay bahagyang nabago mula sa diskarteng self-biasing, isang potensyal na divider ng boltahe na gumagamit ng R1 at R2 ay nagbibigay ng kinakailangang DC biasing para sa JFET. Ang pagbaba ng boltahe sa kabuuan ng mapagkukunang risistor ay kinakailangan upang mas malaki kaysa sa boltahe ng risistor ng divider ng risistor. Sa paraang mananatiling negatibo ang V GS.
Kaya't ganito ang pagkakagawa at pagkiling ng JFET.