Feldeffekttransistoren

Ein Feldeffekttransistor (FET) ist eine Halbleiterbauelement mit drei Anschlüssen. Sein Betrieb basiert auf einer geregelten Eingangsspannung. JFET und Bipolartransistoren sind äußerlich sehr ähnlich. BJT ist jedoch ein stromgesteuertes Gerät und JFET wird durch die Eingangsspannung gesteuert. Am häufigsten sind zwei Arten von FETs verfügbar.

Junction Field Effect Transistor (JFET)
Metalloxid-Halbleiter-FET (IGFET)

Junction Field Effect Transistor

Die Funktion des Junction Field Effect Transistors hängt nur vom Fluss der Majoritätsträger (Elektronen oder Löcher) ab. Grundsätzlich bestehen JFETs aus einemN Typ oder PTyp Siliziumstab mit PN-Übergängen an den Seiten. Im Folgenden sind einige wichtige Punkte aufgeführt, die Sie bei FET beachten sollten:

Gate- Durch Diffusions- oder Legierungstechnik werden beide Seiten des Stabes vom Typ N stark dotiert, um einen PN-Übergang zu erzeugen. Diese dotierten Bereiche werden als Gate (G) bezeichnet.
Source - Es ist der Einstiegspunkt für Majoritätsträger, über den sie in die Halbleiterleiste eintreten.
Drain - Es ist der Austrittspunkt für Majoritätsträger, durch den sie den Halbleiterstab verlassen.
Channel - Dies ist der Bereich aus Material vom Typ N, durch den die meisten Ladungsträger von der Quelle zum Abfluss gelangen.

Es gibt zwei Arten von JFETs, die üblicherweise in Feldhalbleiterbauelementen verwendet werden: N-Channel JFET und P-Channel JFET.

N-Kanal-JFET

Es hat eine dünne Schicht aus Material vom N-Typ, die auf einem Substrat vom P-Typ gebildet ist. Die folgende Abbildung zeigt die Kristallstruktur und das schematische Symbol eines N-Kanal-JFET. Dann wird das Gate auf dem N-Kanal mit P-Material gebildet. Am Ende des Kanals und des Gates sind Anschlussdrähte angebracht und das Substrat hat keine Verbindung.

Wenn eine Gleichspannungsquelle an die Source und die Drainleitungen eines JFET angeschlossen ist, fließt maximaler Strom durch den Kanal. Die gleiche Strommenge fließt von den Source- und Drain-Anschlüssen. Die Höhe des Kanalstromflusses wird durch den Wert von V _DD und den Innenwiderstand des Kanals bestimmt.

Ein typischer Wert für den Source-Drain-Widerstand eines JFET beträgt einige hundert Ohm. Es ist klar, dass selbst bei geöffnetem Gate die volle Stromleitung im Kanal stattfindet. Im Wesentlichen steuert der Betrag der an ID angelegten Vorspannung den Fluss von Stromträgern, die durch den Kanal eines JFET laufen. Mit einer kleinen Änderung der Gate-Spannung kann der JFET überall zwischen Vollleitung und Abschaltzustand gesteuert werden.

P-Kanal-JFETs

Es hat eine dünne Schicht aus Material vom P-Typ, die auf einem Substrat vom N-Typ gebildet ist. Die folgende Abbildung zeigt die Kristallstruktur und das schematische Symbol eines N-Kanal-JFET. Das Gate ist auf dem P-Kanal mit Material vom N-Typ ausgebildet. Am Ende des Kanals und des Gates sind Anschlussdrähte angebracht. Die restlichen Konstruktionsdetails ähneln denen des N-Kanal-JFET.

Normalerweise wird für den allgemeinen Betrieb der Gate-Anschluss in Bezug auf den Source-Anschluss positiv gemacht. Die Größe der PN-Übergangsverarmungsschicht hängt von Schwankungen der Werte der in Sperrrichtung vorgespannten Gate-Spannung ab. Mit einer kleinen Änderung der Gate-Spannung kann der JFET überall zwischen Vollleitung und Abschaltzustand gesteuert werden.

Ausgangseigenschaften des JFET

Die Ausgangskennlinien des JFET werden zwischen dem Drainstrom (I _D ) und der Drainquellenspannung (V _DS ) bei konstanter Gatequellenspannung (V _GS ) gezeichnet, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Anfänglich steigt der Drainstrom (I _D ) schnell mit der Drain-Source-Spannung (V _DS ) an, wird jedoch plötzlich konstant bei einer Spannung, die als Quetschspannung (V _P ) bekannt ist. Oberhalb der Quetschspannung wird die Kanalbreite so eng, dass ein sehr kleiner Drainstrom durch sie fließen kann. Daher bleibt der Drainstrom (I _D ) über der Abschaltspannung konstant.

Parameter des JFET

Die Hauptparameter von JFET sind -

AC-Drain-Widerstand (Rd)
Transconductance
Verstärkungsfaktor

AC drain resistance (R_d)- Dies ist das Verhältnis der Änderung der Drain-Source-Spannung (ΔV _DS ) zur Änderung des Drain-Stroms (ΔI _D ) bei konstanter Gate-Source-Spannung. Es kann ausgedrückt werden als:

R _d = (& Delta; V _DS ) / (& Delta; I _D ) bei konstanter V _GS

Transconductance (g_fs)- Dies ist das Verhältnis der Änderung des Drainstroms (ΔI _D ) zur Änderung der Gate-Source-Spannung (ΔV _GS ) bei konstanter Drain-Source-Spannung. Es kann ausgedrückt werden als:

g _fs = (ΔI _D ) / (ΔV _GS ) bei konstanter V _DS

Amplification Factor (u)- Es ist das Verhältnis der Änderung der Drain-Source - Spannung (& Delta; V _DS ) auf die Änderung der Gate - Source - Spannung (& Delta; V _GS ) konstanter Drain - Strom (& Delta; I _D ). Es kann ausgedrückt werden als:

u = (ΔV _DS ) / (ΔV _GS ) bei konstanter _ID