En fälteffekttransistor (FET) är en halvledarenhet med tre terminaler. Dess funktion bygger på en kontrollerad ingångsspänning. Till utseendet är JFET och bipolära transistorer mycket lika varandra. BJT är dock en strömstyrd anordning och JFET styrs av ingångsspänningen. Vanligtvis finns det två typer av FET:er.

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

Junction Field Effect Transistor

Funktionen hos Junction Field Effect Transistor är beroende av flödet av majoritetsbärare (elektroner eller hål) endast. JFET:er består i princip av en kiselstång av N-typ eller P-typ som innehåller PN-övergångar på sidorna. Följande är några viktiga punkter att komma ihåg om FET –

• Gate – Med hjälp av diffusions- eller legeringsteknik är båda sidorna av N-typ staven kraftigt dopade för att skapa PN-övergångar. Dessa dopade områden kallas gate (G).

• Källa – Det är den punkt genom vilken majoritetsbärare kommer in i halvledarstaven.

• Drain – Det är den punkt genom vilken majoritetsbärare lämnar halvledarstaven.

• Kanal – Det är det område av material av N-typ genom vilket majoritetsbärare passerar från källan till dräneringen.

Det finns två typer av JFETs som vanligen används i fälthalvledarenheter: N-kanals JFET och P-kanals JFET.

N-kanals JFET

Den har ett tunt lager av material av N-typ som bildats på substrat av P-typ. Följande figur visar kristallstrukturen och den schematiska symbolen för en N-kanalig JFET. Därefter bildas grinden ovanpå N-kanalen med material av P-typ. I slutet av kanalen och grinden är ledartrådar fastsatta och substratet har ingen anslutning.

När en likspänningskälla ansluts till källan och dränledningarna i en JFET kommer maximal ström att flöda genom kanalen. Samma mängd ström kommer att flöda från käll- och dräneringsanslutningarna. Storleken på kanalens strömflöde kommer att bestämmas av värdet på VDD och kanalens inre motstånd.

Ett typiskt värde på käll-drainmotståndet för en JFET är ganska många hundra ohm. Det är uppenbart att även när grinden är öppen kommer full strömledning att äga rum i kanalen. I huvudsak är det mängden förspänning vid ID som styr flödet av strömbärare som passerar genom kanalen i en JFET. Med en liten förändring av grindspänningen kan JFET:n styras var som helst mellan full ledning och avstängningstillstånd.

P-kanaliga JFET:er

Den har ett tunt skikt av material av P-typ som bildats på ett substrat av N-typ. Följande figur visar kristallstrukturen och den schematiska symbolen för en N-kanalig JFET. Grinden bildas ovanpå P-kanalen med material av N-typ. I slutet av kanalen och grinden är ledartrådar fastsatta. Resten av konstruktionsdetaljerna liknar dem för N-kanals JFET.

Normalt för allmän drift görs grindterminalen positiv i förhållande till källterminalen. Storleken på P-N-övergångens utarmningsskikt beror på fluktuationer i värdena för den omvänt förspända grindspänningen. Med en liten förändring av grindspänningen kan JFET styras var som helst mellan fullt ledningstillstånd och avstängningstillstånd.

Utgångskarakteristik för JFET

Utgångskarakteristiken för JFET är ritad mellan dräneringsströmmen (ID) och dräneringskällspänningen (VDS) vid konstant grindkällspänning (VGS), som visas i följande figur.

I början stiger dränströmmen (ID) snabbt med dränkällspänningen (VDS) men blir plötsligt konstant vid en spänning som kallas pinch-off-spänning (VP). Över pinch-off-spänningen blir kanalbredden så smal att den tillåter en mycket liten dränström att passera genom den. Därför förblir dränströmmen (ID) konstant ovanför pinch-off-spänningen.

Parametrar för JFET

De viktigaste parametrarna för JFET är –

• AC-drainmotstånd (Rd)
• Transkonduktans
• Amplifiering. faktor

AC dräneringsmotstånd (Rd) – Det är förhållandet mellan förändringen i dräneringskällspänningen (ΔVDS) och förändringen i dräneringsströmmen (ΔID) vid konstant gate-källspänning. Den kan uttryckas som,

Rd = (ΔVDS)/(ΔID) vid konstant VGS

Transkonduktans (gfs) – Det är förhållandet mellan förändringen av dränströmmen (ΔID) och förändringen av grindkällspänningen (ΔVGS) vid konstant drän-källspänning. Den kan uttryckas som,

gfs = (ΔID)/(ΔVGS) vid konstant VDS

.