Tranzystor polowy (FET) jest trójkońcówkowym przyrządem półprzewodnikowym. Jego działanie opiera się na kontrolowanym napięciu wejściowym. Z wyglądu JFET i tranzystory bipolarne są bardzo podobne. Jednak BJT jest urządzeniem sterowanym prądem, a JFET jest sterowany napięciem wejściowym. Najczęściej dostępne są dwa typy tranzystorów FET.

• Junction Field Effect Transistor (JFET)
• Metal Oxide Semiconductor FET (IGFET)

Junction Field Effect Transistor

Działanie Junction Field Effect Transistor zależy od przepływu tylko nośników większościowych (elektronów lub dziur). Zasadniczo, JFETy składają się z krzemowej kostki typu N lub P zawierającej po bokach złącza PN. Poniżej przedstawiono kilka ważnych punktów do zapamiętania na temat FET –

• Bramka – Poprzez zastosowanie techniki dyfuzji lub stopu, obie strony pręta typu N są silnie domieszkowane w celu utworzenia złącza PN. Te domieszkowane regiony nazywane są bramką (G).

• Źródło – Jest to punkt wejścia dla nośników większościowych, przez który wchodzą one do pręta półprzewodnikowego.

• Dren – Jest to punkt wyjścia dla nośników większościowych, przez który opuszczają one pręt półprzewodnikowy.

• Kanał – Jest to obszar materiału typu N, przez który przechodzą nośniki większościowe ze źródła do drenu.

Wśród przyrządów półprzewodnikowych powszechnie stosowanych w półprzewodnikach polowych wyróżnia się dwa typy JFET-ów: N-Channel JFET i P-Channel JFET.

N-Channel JFET

Ma on cienką warstwę materiału typu N utworzoną na podłożu typu P. Poniższy rysunek przedstawia strukturę krystaliczną i symbol schematyczny N-kanałowego JFET. Następnie bramka jest formowana na wierzchu kanału N z materiału typu P. Na końcu kanału i bramki przymocowane są przewody ołowiane, a podłoże nie ma żadnego połączenia.

Gdy źródło napięcia stałego jest podłączone do źródła i drenu JFET, przez kanał popłynie maksymalny prąd. Taka sama ilość prądu popłynie od strony źródła i drenu. Wielkość przepływu prądu w kanale będzie zależała od wartości VDD i rezystancji wewnętrznej kanału.

Typowa wartość rezystancji źródło-dren JFET-a wynosi kilkaset omów. Jest oczywiste, że nawet przy otwartej bramce w kanale będzie zachodziło pełne przewodzenie prądu. Zasadniczo, wielkość napięcia bias przyłożonego na ID, kontroluje przepływ nośników prądu przechodzących przez kanał JFET. Przy niewielkiej zmianie napięcia bramki, JFET może być sterowany w dowolnym miejscu pomiędzy pełnym przewodzeniem a stanem odcięcia.

P-Channel JFETs

Ma on cienką warstwę materiału typu P uformowaną na podłożu typu N. Poniższy rysunek przedstawia strukturę krystaliczną i symbol schematyczny N-kanałowego JFET. Bramka jest uformowana na wierzchu kanału P z materiału typu N. Na końcu kanału i bramki zamocowane są przewody prowadzące. Reszta szczegółów konstrukcyjnych jest podobna jak w przypadku N-kanałowego JFET.

Normalnie dla ogólnego działania, terminal bramki jest dodatni w stosunku do terminala źródła. Wielkość warstwy zubożenia złącza P-N zależy od wahań wartości napięcia bramki w stanie odwróconym. Przy niewielkiej zmianie napięcia bramki, JFET może być sterowany w dowolnym miejscu pomiędzy pełnym przewodzeniem a stanem odcięcia.

Charakterystyka wyjściowa JFET

Charakterystyka wyjściowa JFET jest rysowana pomiędzy prądem drenu (ID) a napięciem źródła drenu (VDS) przy stałym napięciu źródła bramki (VGS), jak pokazano na poniższym rysunku.

Pocz±tkowo, pr±d drenu (ID) wzrasta szybko z napięciem drenu (VDS), ale nagle staje się stały przy napięciu znanym jako napięcie odcięcia (VP). Powyżej napięcia pinch-off, szerokość kanału staje się tak mała, że pozwala na przejście przez niego bardzo małego prądu drenu. Dlatego prąd drenu (ID) pozostaje stały powyżej napięcia pinch-off.

Parametry JFET

Główne parametry JFET to –

• Rezystancja drenu AC (Rd)
• Transkonduktancja
• Współczynnik wzmocnienia współczynnik

Rezystancja drenuAC (Rd) – jest to stosunek zmiany napięcia źródła drenu (ΔVDS) do zmiany prądu drenu (ΔID) przy stałym napięciu bramka-źródło.źródło napięcia. Można ją wyrazić jako,

Rd = (ΔVDS)/(ΔID) at Constant VGS

Transkonduktancja (gfs) – Jest to stosunek zmiany prądu drenu (ΔID) do zmiany napięcia bramka-źródło (ΔVGS) przy stałym napięciu dren-źródło. Można go wyrazić jako,

gfs = (ΔID)/(ΔVGS) przy stałym VDS

.