ทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์
Field Effect Transistor (FET) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามขั้ว การทำงานขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ควบคุม โดยลักษณะของ JFET และทรานซิสเตอร์สองขั้วมีความคล้ายคลึงกันมาก อย่างไรก็ตาม BJT เป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสและ JFET ถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าอินพุต ส่วนใหญ่มี FET สองประเภท
- Junction Field Effect ทรานซิสเตอร์ (JFET)
- โลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ FET (IGFET)
ทรานซิสเตอร์ Junction Field Effect
การทำงานของทรานซิสเตอร์ Junction Field Effect ขึ้นอยู่กับการไหลของพาหะส่วนใหญ่ (อิเล็กตรอนหรือโฮล) เท่านั้น โดยทั่วไป JFET ประกอบด้วยไฟล์N พิมพ์หรือ Pพิมพ์แถบซิลิกอนที่มีจุดเชื่อมต่อ PN ที่ด้านข้าง ต่อไปนี้เป็นประเด็นสำคัญที่ต้องจำเกี่ยวกับ FET -
Gate- ด้วยการใช้เทคนิคการแพร่กระจายหรือการผสมแถบชนิด N ทั้งสองด้านจะถูกเจืออย่างมากเพื่อสร้างทางแยก PN บริเวณที่เจือเหล่านี้เรียกว่าประตู (G)
Source - เป็นจุดเริ่มต้นของสายการบินส่วนใหญ่ที่พวกเขาเข้าไปในแถบเซมิคอนดักเตอร์
Drain - เป็นจุดออกของผู้ให้บริการส่วนใหญ่ที่พวกเขาออกจากแถบเซมิคอนดักเตอร์
Channel - เป็นพื้นที่ของวัสดุประเภท N ที่พาหะส่วนใหญ่ผ่านจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ
JFET ที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ภาคสนามมีสองประเภท: N-Channel JFET และ P-Channel JFET.
N-Channel JFET
มีชั้นบาง ๆ ของวัสดุประเภท N ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวประเภท P รูปต่อไปนี้แสดงโครงสร้างผลึกและสัญลักษณ์แผนผังของ N-channel JFET จากนั้นประตูจะถูกสร้างขึ้นที่ด้านบนของช่อง N ด้วยวัสดุประเภท P ในตอนท้ายของช่องและประตูจะมีการต่อสายตะกั่วและวัสดุพิมพ์ไม่มีการเชื่อมต่อ
เมื่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายและท่อระบายน้ำของ JFET กระแสไฟฟ้าสูงสุดจะไหลผ่านช่องสัญญาณ กระแสไฟฟ้าในปริมาณที่เท่ากันจะไหลจากแหล่งจ่ายและขั้วท่อระบายน้ำ ปริมาณการไหลของช่องสัญญาณจะถูกกำหนดโดยค่าของ V DDและความต้านทานภายในของช่องสัญญาณ
ค่าทั่วไปของความต้านทานการระบายแหล่งที่มาของ JFET นั้นค่อนข้างไม่กี่ร้อยโอห์ม เป็นที่ชัดเจนว่าแม้ว่าประตูจะเปิดอยู่การนำกระแสเต็มรูปแบบจะเกิดขึ้นในช่อง โดยพื้นฐานแล้วปริมาณแรงดันไบอัสที่ใช้ที่ ID จะควบคุมการไหลของพาหะในปัจจุบันที่ผ่านช่องทางของ JFET ด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงดันเกตเล็กน้อย JFET สามารถควบคุมได้ทุกที่ระหว่างการนำไฟฟ้าเต็มรูปแบบและสถานะการตัด
P-Channel JFETs
มีชั้นบาง ๆ ของวัสดุประเภท P ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวประเภท N รูปต่อไปนี้แสดงโครงสร้างผลึกและสัญลักษณ์แผนผังของ N-channel JFET ประตูถูกสร้างขึ้นที่ด้านบนของช่อง P ด้วยวัสดุประเภท N ในตอนท้ายของช่องและประตูจะติดสายตะกั่ว รายละเอียดการก่อสร้างส่วนที่เหลือคล้ายกับ N-channel JFET
โดยปกติสำหรับการใช้งานทั่วไปเทอร์มินอลเกตจะถูกทำให้เป็นบวกเมื่อเทียบกับเทอร์มินัลต้นทาง ขนาดของชั้นพร่องทางแยก PN ขึ้นอยู่กับความผันผวนของค่าของแรงดันไฟฟ้าประตูแบบย้อนกลับ ด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงดันเกตเล็กน้อย JFET สามารถควบคุมได้ทุกที่ระหว่างการนำไฟฟ้าเต็มรูปแบบและสถานะการตัด
ลักษณะผลลัพธ์ของ JFET
ลักษณะเอาท์พุทของ JFET ถูกวาดระหว่างกระแสระบาย (I D ) และแรงดันแหล่งระบาย (V DS ) ที่แรงดันแหล่งจ่ายคงที่ (V GS ) ดังแสดงในรูปต่อไปนี้
ในขั้นต้นกระแสท่อระบายน้ำ (I D ) จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งระบาย (V DS ) แต่จะกลายเป็นค่าคงที่ที่แรงดันไฟฟ้าที่เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าแบบหนีบ (V P ) เหนือแรงดันไฟฟ้าที่บีบออกความกว้างของช่องสัญญาณจะแคบลงจนทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้น้อยมาก ดังนั้นกระแสระบาย (I D ) จะคงที่เหนือแรงดันไฟฟ้าแบบหนีบ
พารามิเตอร์ของ JFET
พารามิเตอร์หลักของ JFET คือ -
- ความต้านทานท่อระบายน้ำ AC (ถ.)
- Transconductance
- ปัจจัยการขยาย
AC drain resistance (Rd)- เป็นอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งระบาย (ΔV DS ) ต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสท่อระบายน้ำ (ΔI D ) ที่แรงดันเกต - ต้นทางคงที่ สามารถแสดงเป็น
R d = (ΔV DS ) / (ΔI D ) ที่ค่าคงที่ V GS
Transconductance (gfs)- เป็นอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงของกระแสท่อระบายน้ำ (ΔI D ) ต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดประตู (ΔV GS ) ที่แรงดันแหล่งจ่ายคงที่ สามารถแสดงเป็น
g fs = (ΔI D ) / (ΔV GS ) ที่ค่าคงที่ V DS
Amplification Factor (u)- เป็นอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงแรงดันแหล่งระบาย (ΔV DS ) ต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดประตู (ΔV GS ) กระแสท่อระบายคงที่ (ΔI D ) สามารถแสดงเป็น
u = (ΔV DS ) / (ΔV GS ) ที่ค่าคงที่ I D