Eletrônica Básica - JFET
O JFET é abreviado como Junction Field Effect Transistor. O JFET é como um FET normal. Os tipos de JFET são FET de canal n e FET de canal P. Um material do tipo p é adicionado ao substrato do tipo n no FET do canal n, enquanto um material do tipo n é adicionado ao substrato do tipo p no FET do canal p. Portanto, é suficiente discutir um tipo de FET para compreender ambos.
FET de canal N
O FET de canal N é o transistor de efeito de campo mais usado. Para a fabricação do FET de canal N, uma barra estreita de semicondutor do tipo N é usada na qual o material do tipo P é formado por difusão nos lados opostos. Esses dois lados são unidos para desenhar uma única conexão para o terminal do portão. Isso pode ser entendido na figura a seguir.
Essas duas deposições de porta (materiais do tipo p) formam dois diodos PN. A área entre os portões é chamada dechannel. A maioria das operadoras passa por este canal. Portanto, a forma da seção transversal do FET é entendida como a figura a seguir.
Contatos ôhmicos são feitos nas duas extremidades da barra semicondutora tipo n, que forma a fonte e o dreno. Os terminais de fonte e dreno podem ser trocados.
Operação de FET de canal N
Antes de entrar na operação do FET, deve-se entender como as camadas de depleção são formadas. Para isso, vamos supor que a tensão no terminal da porta digaVGG tem polarização reversa, enquanto a tensão no terminal de dreno diz VDDnão é aplicado. Que seja este o caso 1.
Dentro case 1, Quando VGG é polarizado reverso e VDDnão for aplicado, as regiões de depleção entre as camadas P e N tendem a se expandir. Isso acontece à medida que a tensão negativa aplicada atrai os orifícios da camada tipo p em direção ao terminal da porta.
Dentro case 2, Quando VDD é aplicado (terminal positivo para drenar e terminal negativo para fonte) e VGG não é aplicado, os elétrons fluem da fonte para o dreno, que constituem a corrente de dreno ID.
Vamos agora considerar a figura a seguir, para entender o que acontece quando os dois suprimentos são dados.
O suprimento no terminal da porta faz com que a camada de depleção cresça e a tensão no terminal de drenagem permite drenar a corrente da fonte para o terminal de drenagem. Suponha que o ponto no terminal da fonte seja B e o ponto no terminal do dreno seja A, então a resistência do canal será tal que a queda de tensão no terminal A é maior do que a queda de tensão no terminal B. O que significa,
VA>VB
Conseqüentemente, a queda de tensão está sendo progressiva ao longo do canal. Portanto, o efeito de polarização reversa é mais forte no terminal de dreno do que no terminal de origem. É por isso que a camada de depleção tende a penetrar mais no canal no ponto A do que no ponto B, quando ambosVGG e VDDsão aplicados. A figura a seguir explica isso.
Agora que entendemos o comportamento do FET, vamos examinar a operação real do FET.
Modo de esgotamento de operação
Como a largura da camada de depleção desempenha um papel importante na operação do FET, o nome modo de operação de depleção implica. Temos outro modo denominado modo de operação de aprimoramento, que será discutido na operação de MOSFETs. MasJFETs have only depletion mode de operação.
Vamos considerar que não há potencial aplicado entre os terminais de porta e fonte e um potencial VDDé aplicado entre o dreno e a fonte. Agora, um atualIDflui do dreno para o terminal de origem, em seu máximo conforme a largura do canal é maior. Deixe a tensão aplicada entre a porta e o terminal da fonteVGGtem tendência reversa. Isso aumenta a largura de depleção, conforme discutido acima. Conforme as camadas crescem, a seção transversal do canal diminui e, portanto, a corrente de drenagemID também diminui.
Quando esta corrente de drenagem é ainda mais aumentada, ocorre um estágio em que ambas as camadas de depleção se tocam e evitam que a corrente IDfluxo. Isso é mostrado claramente na figura a seguir.
A voltagem na qual essas duas camadas de depleção literalmente "tocam" é chamada de "Pinch off voltage”. É indicado como VP. A corrente de drenagem é literalmente nula neste ponto. Portanto, a corrente de drenagem é uma função da tensão de polarização reversa na porta.
Uma vez que a tensão da porta controla a corrente de drenagem, FET é chamado de voltage controlled device. Isso é mais claramente entendido a partir da curva de características do dreno.
Características de drenagem do JFET
Vamos tentar resumir a função do FET através da qual podemos obter a curva característica para drenagem do FET. O circuito do FET para obter essas características é dado a seguir.
Quando a tensão entre a porta e a fonte VGS é zero, ou eles estão em curto, o atual ID da fonte ao dreno também é nulo, pois não há VDSaplicado. Como a tensão entre dreno e fonteVDS é aumentado, o fluxo atual IDda fonte para a drenagem aumenta. Este aumento na corrente é linear até certo pontoA, conhecido como Knee Voltage.
Os terminais da porta estarão sob condição de polarização reversa e como IDaumenta, as regiões de depleção tendem a se contrair. Esta constrição é desigual em comprimento, fazendo com que essas regiões se aproximem no dreno e mais longe no dreno, o que leva apinch offVoltagem. A tensão de corte é definida como o dreno mínimo para a tensão da fonte onde a corrente de dreno se aproxima de um valor constante (valor de saturação). O ponto em que esta tensão de corte ocorre é chamado dePinch off point, denotado como B.
Como VDS é ainda maior, a resistência do canal também aumenta de tal forma que IDpraticamente permanece constante. A regiãoBC é conhecido como saturation regionou região do amplificador. Todos estes, juntamente com os pontos A, B e C são plotados no gráfico abaixo.
As características de drenagem são traçadas para a corrente de drenagem ID contra a tensão da fonte de drenagem VDSpara diferentes valores de tensão da fonte da porta VGS. As características gerais de drenagem para essas várias tensões de entrada são fornecidas abaixo.
Como a tensão de porta negativa controla a corrente de drenagem, o FET é chamado de dispositivo controlado por tensão. As características do dreno indicam o desempenho de um FET. As características do dreno plotadas acima são usadas para obter os valores de resistência do dreno, transcondutância e fator de amplificação.