Electrónica básica - JFET
El JFET se abrevia como Junction Field Effect Transistor. JFET es como un FET normal. Los tipos de JFET son FET de canal n y FET de canal P. Se añade un material de tipo p al sustrato de tipo n en FET de canal n, mientras que se añade un material de tipo n al sustrato de tipo p en FET de canal p. Por lo tanto, es suficiente discutir un tipo de FET para comprender ambos.
FET de canal N
El FET de canal N es el transistor de efecto de campo más utilizado. Para la fabricación de Nchannel FET, se toma una barra estrecha de semiconductor tipo N en la que se forma material tipo P por difusión en los lados opuestos. Estos dos lados están unidos para dibujar una sola conexión para el terminal de la puerta. Esto se puede entender en la siguiente figura.
Estas dos deposiciones de puerta (materiales de tipo p) forman dos diodos PN. El área entre puertas se llamachannel. La mayoría de los portadores pasan por este canal. Por lo tanto, la forma de la sección transversal del FET se entiende como la siguiente figura.
Los contactos óhmicos se realizan en los dos extremos de la barra semiconductora de tipo n, que forman la fuente y el drenaje. La fuente y los terminales de drenaje pueden intercambiarse.
Operación de FET de canal N
Antes de entrar en la operación del FET, se debe comprender cómo se forman las capas de agotamiento. Para esto, supongamos que el voltaje en el terminal de la puerta diceVGG tiene polarización inversa mientras que el voltaje en el terminal de drenaje dice VDDno se aplica. Sea este el caso 1.
En case 1, Cuando VGG tiene polarización inversa y VDDno se aplica, las regiones de agotamiento entre las capas P y N tienden a expandirse. Esto sucede cuando el voltaje negativo aplicado atrae los orificios de la capa tipo p hacia el terminal de la puerta.
En case 2, Cuando VDD se aplica (terminal positivo al drenaje y terminal negativo a la fuente) y VGG no se aplica, los electrones fluyen desde la fuente al drenaje, lo que constituye la corriente de drenaje ID.
Consideremos ahora la siguiente figura para comprender qué sucede cuando se dan ambos suministros.
El suministro en el terminal de la puerta hace que la capa de agotamiento crezca y el voltaje en el terminal de drenaje permite que la corriente de drenaje de la fuente al terminal de drenaje. Suponga que el punto en el terminal de la fuente es B y el punto en el terminal de drenaje es A, entonces la resistencia del canal será tal que la caída de voltaje en el terminal A sea mayor que la caída de voltaje en el terminal B. Lo que significa,
VA>VB
Por tanto, la caída de tensión es progresiva a lo largo del canal. Por lo tanto, el efecto de polarización inversa es más fuerte en el terminal de drenaje que en el terminal de origen. Esta es la razón por la cual la capa de agotamiento tiende a penetrar más en el canal en el punto A que en el punto B, cuando ambosVGG y VDDse aplican. La siguiente figura explica esto.
Ahora que hemos entendido el comportamiento de FET, veamos el funcionamiento real de FET.
Modo de funcionamiento de agotamiento
Como el ancho de la capa de agotamiento juega un papel importante en el funcionamiento de FET, el nombre de modo de operación de agotamiento implica. Tenemos otro modo llamado modo de operación de mejora, que se discutirá en el funcionamiento de los MOSFET. PeroJFETs have only depletion mode de operación.
Consideremos que no hay potencial aplicado entre la puerta y los terminales fuente y un potencial VDDse aplica entre el drenaje y la fuente. Ahora, una corrienteIDfluye desde el drenaje a la terminal de la fuente, en su máximo a medida que el ancho del canal es mayor. Deje que el voltaje aplicado entre la puerta y el terminal de la fuenteVGGtiene polarización inversa. Esto aumenta el ancho de agotamiento, como se discutió anteriormente. A medida que las capas crecen, la sección transversal del canal disminuye y, por lo tanto, la corriente de drenajeID también disminuye.
Cuando esta corriente de drenaje aumenta aún más, se produce una etapa en la que ambas capas de agotamiento se tocan entre sí y evitan que la corriente IDfluir. Esto se muestra claramente en la siguiente figura.
El voltaje al que estas dos capas de agotamiento literalmente "tocan" se denomina "Pinch off voltage”. Está indicado como VP. La corriente de drenaje es literalmente nula en este punto. Por lo tanto, la corriente de drenaje es una función del voltaje de polarización inversa en la puerta.
Dado que el voltaje de la puerta controla la corriente de drenaje, FET se llama como el voltage controlled device. Esto se comprende más claramente a partir de la curva de características del drenaje.
Características de drenaje de JFET
Intentemos resumir la función de FET a través de la cual podemos obtener la curva característica de drenaje de FET. A continuación se detalla el circuito de FET para obtener estas características.
Cuando el voltaje entre la puerta y la fuente VGS es cero, o están en cortocircuito, la corriente ID de la fuente al drenaje también es nula ya que no hay VDSaplicado. Como el voltaje entre el drenaje y la fuenteVDS aumenta, el flujo de corriente IDde la fuente al drenaje aumenta. Este aumento de corriente es lineal hasta cierto punto.A, conocido como Knee Voltage.
Los terminales de la puerta estarán en condición de polarización inversa y como IDaumenta, las regiones de agotamiento tienden a contraerse. Esta constricción es desigual en longitud, lo que hace que estas regiones se acerquen más en el drenaje y más en el drenaje, lo que conduce apinch offvoltaje. El voltaje de pellizco se define como el voltaje mínimo de drenaje a fuente donde la corriente de drenaje se acerca a un valor constante (valor de saturación). El punto en el que se produce esta tensión de pellizco se denominaPinch off point, denotado como B.
Como VDS aumenta aún más, la resistencia del canal también aumenta de tal manera que IDprácticamente permanece constante. La regiónBC que se conoce como saturation regiono región amplificadora. Todo esto junto con los puntos A, B y C se trazan en el siguiente gráfico.
Las características del drenaje se trazan para la corriente de drenaje. ID contra el voltaje de la fuente de drenaje VDSpara diferentes valores de voltaje de fuente de puerta VGS. Las características generales de drenaje para estos diversos voltajes de entrada se indican a continuación.
Como el voltaje de puerta negativo controla la corriente de drenaje, FET se denomina dispositivo controlado por voltaje. Las características del drenaje indican el desempeño de un FET. Las características de drenaje trazadas anteriormente se utilizan para obtener los valores de resistencia de drenaje, transconductancia y factor de amplificación.