Un tranzistor cu efect de câmp (FET) este un dispozitiv semiconductor cu trei terminale. Funcționarea sa se bazează pe o tensiune de intrare controlată. După aparență, JFET și tranzistorii bipolari sunt foarte asemănători. Cu toate acestea, BJT este un dispozitiv controlat de curent, iar JFET este controlat de tensiunea de intrare. Cel mai frecvent sunt disponibile două tipuri de FET.

• Transistor cu efect de câmp cu joncțiune (JFET)
• FET cu semiconductor de oxid metalic (IGFET)

Transistor cu efect de câmp cu joncțiune

Funcționarea tranzistorului cu efect de câmp cu joncțiune depinde numai de fluxul purtătorilor majoritari (electroni sau găuri). Practic, JFET-urile constau dintr-o bară de siliciu de tip N sau de tip P care conține joncțiuni PN în părțile laterale. Următoarele sunt câteva puncte importante de reținut despre FET –

• Gata – Prin utilizarea tehnicii de difuzie sau de aliere, ambele părți ale barei de tip N sunt puternic dopate pentru a crea joncțiunea PN. Aceste regiuni dopate se numesc poartă (G).

• Sursă – Este punctul de intrare pentru purtătorii majoritari prin care aceștia intră în bara semiconductoare.

• Drenaj – Este punctul de ieșire pentru purtătorii majoritari prin care aceștia părăsesc bara semiconductoare.

• Canal – Este zona de material de tip N prin care trec purtătorii majoritari de la sursă la drenă.

Există două tipuri de JFET-uri utilizate în mod obișnuit în dispozitivele semiconductoare de câmp: N-Channel JFET și P-Channel JFET.

N-Channel JFET

Acesta are un strat subțire de material de tip N format pe un substrat de tip P. Figura următoare prezintă structura cristalină și simbolul schematic al unui JFET cu canal N. Apoi, poarta este formată deasupra canalului N cu material de tip P. La capătul canalului și al porții sunt atașate fire conductoare, iar substratul nu are nicio conexiune.

Când o sursă de tensiune continuă este conectată la sursa și la conductoarele de drenă ale unui JFET, curentul maxim va trece prin canal. Aceeași cantitate de curent va curge de la bornele de sursă și de drenă. Cantitatea de flux de curent din canal va fi determinată de valoarea VDD și de rezistența internă a canalului.

O valoare tipică a rezistenței sursă-drenă a unui JFET este de câteva sute de ohmi. Este clar că și atunci când poarta este deschisă va avea loc o conducție completă a curentului în canal. În esență, cantitatea de tensiune de polarizare aplicată la ID, controlează fluxul de purtători de curent care trec prin canalul unui JFET. Cu o mică modificare a tensiunii de poartă, JFET-ul poate fi controlat oriunde între starea de conducție completă și starea de cutoff.

JFET-uri cu canal P

Aceasta are un strat subțire de material de tip P format pe un substrat de tip N. Următoarea figură prezintă structura cristalină și simbolul schematic al unui JFET cu canal N. Poarta este formată deasupra canalului P cu material de tip N. La capătul canalului și al porții sunt atașate fire de plumb. Restul detaliilor de construcție sunt similare cu cele ale JFET-ului cu canal N.

În mod normal, pentru funcționarea generală, terminalul porții este făcut pozitiv în raport cu terminalul sursei. Dimensiunea stratului de epuizare a joncțiunii P-N depinde de fluctuațiile valorilor tensiunii de poartă polarizată invers. Cu o mică modificare a tensiunii de poartă, JFET poate fi controlat oriunde între starea de conducție completă și starea de tăiere.

Caracteristicile de ieșire ale JFET

Caracteristicile de ieșire ale JFET sunt trasate între curentul de drenă (ID) și tensiunea sursă de drenă (VDS) la o tensiune sursă de poartă constantă (VGS), așa cum se arată în figura următoare.

Inițial, curentul de drenă (ID) crește rapid cu tensiunea sursei de drenă (VDS), însă devine brusc constant la o tensiune cunoscută sub numele de tensiune de strangulare (VP). Peste tensiunea de strangulare, lățimea canalului devine atât de îngustă încât permite trecerea unui curent de drenaj foarte mic prin el. Prin urmare, curentul de drenaj (ID) rămâne constant deasupra tensiunii de strangulare.

Parametrii JFET

Principalii parametri ai JFET sunt –

• Rezistența de drenaj CA (Rd)
• Transconductanța
• Amplificarea factor

Rezistența de drenaj C.A. (Rd) – Este raportul dintre variația tensiunii sursei de drenaj (ΔVDS) și variația curentului de drenaj (ΔID) la poarta constantă.constantă. Se poate exprima astfel,

Rd = (ΔVDS)/(ΔID) la VGS constantă

Transconductanță (gfs) – Este raportul dintre variația curentului de drenă (ΔID) și variația tensiunii sursă-grilă (ΔVGS) la o tensiune sursă-drenă constantă. Ea poate fi exprimată astfel,

gfs = (ΔID)/(ΔVGS) la VDS constantă

.