Électronique de base - JFET

Le JFET est abrégé en Junction Field Effect Transistor. JFET est comme un FET normal. Les types de JFET sont le FET à canal n et le FET à canal P. Un matériau de type p est ajouté au substrat de type n dans le FET à canal n, tandis qu'un matériau de type n est ajouté au substrat de type pt dans le FET à canal p. Il suffit donc de discuter d'un type de FET pour comprendre les deux.

FET à canal N

Le FET à canal N est le transistor à effet de champ le plus utilisé. Pour la fabrication du FET Nchannel, une barre étroite de semi-conducteur de type N est prise sur laquelle un matériau de type P est formé par diffusion sur les côtés opposés. Ces deux côtés sont joints pour dessiner une seule connexion pour le terminal de porte. Cela peut être compris à partir de la figure suivante.

Ces deux dépôts de grille (matériaux de type p) forment deux diodes PN. La zone entre les portes est appelée comme unchannel. Les transporteurs majoritaires passent par ce canal. Par conséquent, la forme en coupe transversale du FET est comprise comme la figure suivante.

Des contacts ohmiques sont réalisés aux deux extrémités de la barre semi-conductrice de type n, qui forment la source et le drain. Les bornes de source et de drain peuvent être interchangées.

Fonctionnement du FET à canal N

Avant d'entrer dans le fonctionnement du FET, il faut comprendre comment les couches d'appauvrissement sont formées. Pour cela, supposons que la tension à la borne de grille diseV_GG est polarisée en inverse tandis que la tension à la borne de drain dit V_DDn'est pas appliqué. Que ce soit le cas 1.

• Dans case 1, Quand V_GG est biaisé en inverse et V_DDn'est pas appliquée, les régions d'appauvrissement entre les couches P et N ont tendance à s'étendre. Cela se produit lorsque la tension négative appliquée attire les trous de la couche de type p vers la borne de grille.

• Dans case 2, Quand V_DD est appliqué (borne positive au drain et borne négative à la source) et V_GG n'est pas appliquée, les électrons circulent de source vers drain qui constituent le courant de drain I_D.

Considérons maintenant la figure suivante, pour comprendre ce qui se passe lorsque les deux fournitures sont fournies.

L'alimentation à la borne de grille fait croître la couche d'appauvrissement et la tension à la borne de drain permet le courant de drain de la source à la borne de drain. Supposons que le point à la borne source est B et le point à la borne drain est A, alors la résistance du canal sera telle que la chute de tension à la borne A est supérieure à la chute de tension à la borne B. Ce qui signifie,

V_A>V_B

Par conséquent, la chute de tension est progressive sur toute la longueur du canal. Ainsi, l'effet de polarisation inverse est plus fort à la borne de drain qu'à la borne de source. C'est pourquoi la couche d'appauvrissement a tendance à pénétrer davantage dans le canal au point A qu'au point B, lorsque les deuxV_GG et V_DDsont appliqués. La figure suivante explique cela.

Maintenant que nous avons compris le comportement du FET, passons par le fonctionnement réel du FET.

Mode de fonctionnement d'épuisement

Comme la largeur de la couche d'appauvrissement joue un rôle important dans le fonctionnement du FET, le nom de mode de fonctionnement d'épuisement l'implique. Nous avons un autre mode appelé mode de fonctionnement d'amélioration, qui sera discuté dans le fonctionnement des MOSFET. MaisJFETs have only depletion mode De fonctionnement.

Considérons qu'il n'y a pas de potentiel appliqué entre les bornes porte et source et un potentiel V_DDest appliqué entre le drain et la source. Maintenant, un courantI_Ds'écoule du drain au terminal source, à son maximum car la largeur du canal est plus grande. Laissez la tension appliquée entre la porte et la borne sourceV_GGest biaisé en inverse. Cela augmente la largeur d'épuisement, comme indiqué ci-dessus. Au fur et à mesure que les couches se développent, la section transversale du canal diminue et donc le courant de drainI_D diminue également.

Lorsque ce courant de drain est encore augmenté, une étape se produit où les deux couches d'appauvrissement se touchent et empêchent le courant I_Dcouler. Ceci est clairement illustré dans la figure suivante.

La tension à laquelle ces deux couches d'appauvrissement «touchent» littéralement est appelée «Pinch off voltage». Il est indiqué comme VP. Le courant de drain est littéralement nul à ce stade. Par conséquent, le courant de drain est fonction de la tension de polarisation inverse à la grille.

Puisque la tension de grille contrôle le courant de drain, le FET est appelé voltage controlled device. Ceci est mieux compris à partir de la courbe des caractéristiques du drain.

Caractéristiques de vidange du JFET

Essayons de résumer la fonction de FET à travers laquelle nous pouvons obtenir la courbe caractéristique de drain de FET. Le circuit du FET permettant d'obtenir ces caractéristiques est donné ci-dessous.

Lorsque la tension entre la grille et la source V_GS est zéro, ou ils sont en court-circuit, le courant I_D de la source au drain est également nul car il n'y a pas V_DSappliqué. Comme la tension entre le drain et la sourceV_DS est augmenté, le flux de courant I_Dde la source au drain augmente. Cette augmentation de courant est linéaire jusqu'à un certain pointA, connu comme Knee Voltage.

Les bornes de porte seront en condition de polarisation inverse et comme I_Daugmente, les régions d'épuisement ont tendance à se resserrer. Cette constriction est inégale en longueur, ce qui fait que ces régions se rapprochent au drain et plus loin au drain, ce qui conduit àpinch offTension. La tension de pincement est définie comme la tension minimale drain-source où le courant drain s'approche d'une valeur constante (valeur de saturation). Le point auquel cette tension de pincement se produit est appeléPinch off point, noté B.

Comme V_DS est encore augmentée, la résistance du canal augmente également de telle sorte que I_Dreste pratiquement constant. La régionBC est connu comme saturation regionou région de l'amplificateur. Tous ces éléments ainsi que les points A, B et C sont représentés dans le graphique ci-dessous.

Les caractéristiques du drain sont tracées pour le courant de drain I_D contre la tension de source de drain V_DSpour différentes valeurs de tension de source de grille VGS. Les caractéristiques de drain globales pour ces diverses tensions d'entrée sont indiquées ci-dessous.

Comme la tension de grille négative contrôle le courant de drain, le FET est appelé dispositif commandé en tension. Les caractéristiques du drain indiquent les performances d'un FET. Les caractéristiques de drain tracées ci-dessus sont utilisées pour obtenir les valeurs de résistance de drain, de transconductance et de facteur d'amplification.