Un transistor à effet de champ (FET) est un dispositif semi-conducteur à trois bornes. Son fonctionnement est basé sur une tension d’entrée contrôlée. En apparence, le JFET et les transistors bipolaires sont très similaires. Cependant, le BJT est un dispositif contrôlé par le courant et le JFET est contrôlé par la tension d’entrée. Le plus souvent, deux types de FET sont disponibles.

• Transistor à effet de champ à jonction (JFET)
• Transistor à semi-conducteur à oxyde métallique (IGFET)

Transistor à effet de champ à jonction

Le fonctionnement du transistor à effet de champ à jonction dépend du flux des porteurs majoritaires (électrons ou trous) uniquement. Fondamentalement, les JFET sont constitués d’une barre de silicium de type N ou de type P contenant des jonctions PN sur les côtés. Voici quelques points importants à retenir au sujet des FET –

• Gate – En utilisant la technique de diffusion ou d’alliage, les deux côtés de la barre de type N sont fortement dopés pour créer une jonction PN. Ces régions dopées sont appelées grille (G).

• Source – C’est le point d’entrée des porteurs majoritaires par lequel ils entrent dans la barre semi-conductrice.

• Drain – C’est le point de sortie des porteurs majoritaires par lequel ils quittent la barre semi-conductrice.

• Canal – C’est la zone de matériau de type N à travers laquelle les porteurs majoritaires passent de la source au drain.

Il existe deux types de JFET couramment utilisés dans les dispositifs semi-conducteurs de terrain : JFET à canal N et JFET à canal P.

JFET à canal N

Il possède une fine couche de matériau de type N formée sur un substrat de type P. La figure suivante montre la structure cristalline et le symbole schématique d’un JFET à canal N. Ensuite, la grille est formée sur le dessus du canal N avec un matériau de type P. A l’extrémité du canal et de la grille, des fils conducteurs sont attachés et le substrat n’a aucune connexion.

Lorsqu’une source de tension continue est connectée aux fils de source et de drain d’un JFET, un courant maximal circulera dans le canal. La même quantité de courant circulera à partir des bornes de la source et du drain. La quantité de courant circulant dans le canal sera déterminée par la valeur de VDD et la résistance interne du canal.

Une valeur typique de la résistance source-drain d’un JFET est plutôt de quelques centaines d’ohms. Il est clair que même lorsque la grille est ouverte, la conduction du courant complet aura lieu dans le canal. Essentiellement, la quantité de tension de polarisation appliquée à ID, contrôle le flux des porteurs de courant traversant le canal d’un JFET. Avec une petite variation de la tension de grille, le JFET peut être contrôlé n’importe où entre la pleine conduction et l’état de coupure.

JFETs à canal P

Il possède une fine couche de matériau de type P formée sur un substrat de type N. La figure suivante montre la structure cristalline et le symbole schématique d’un JFET à canal N. La grille est formée sur le dessus du canal P avec un matériau de type N. Des fils de plomb sont fixés à l’extrémité du canal et de la grille. Le reste des détails de construction est similaire à celui du JFET à canal N.

Normalement, pour un fonctionnement général, la borne de la grille est rendue positive par rapport à la borne de la source. La taille de la couche de déplétion de la jonction P-N dépend des fluctuations des valeurs de la tension de grille polarisée en inverse. Avec une petite variation de la tension de grille, le JFET peut être contrôlé n’importe où entre la pleine conduction et l’état de coupure.

Caractéristiques de sortie du JFET

Les caractéristiques de sortie du JFET sont tracées entre le courant de drain (ID) et la tension de source de drain (VDS) à une tension de source de grille constante (VGS) comme le montre la figure suivante.

Initialement, le courant de drain (ID) augmente rapidement avec la tension de source de drain (VDS) cependant devient soudainement constant à une tension connue sous le nom de tension de pincement (VP). Au-dessus de la tension de pincement, la largeur du canal devient si étroite qu’elle permet à un très faible courant de drain de le traverser. Par conséquent, le courant de drain (ID) reste constant au-dessus de la tension de pincement.

Paramètres du JFET

Les principaux paramètres du JFET sont –

• Résistance de drain AC (Rd)
• Transconductance
• Facteur d’amplification. d’amplification

Résistance de drain CA (Rd) – C’est le rapport entre la variation de la tension de source du drain (ΔVDS) et la variation du courant de drain (ΔID) à tension de source constante de la grille.source constante. Elle peut être exprimée comme,

Rd = (ΔVDS)/(ΔID) à VGS constant

Transconductance (gfs) – C’est le rapport entre la variation du courant de drain (ΔID) et la variation de la tension source grille (ΔVGS) à tension drain-source constante. Elle peut être exprimée comme,

gfs = (ΔID)/(ΔVGS) à VDS

constant.