Bóng bán dẫn hiệu ứng trường
Transistor hiệu ứng trường (FET) là một linh kiện bán dẫn ba đầu cực. Hoạt động của nó dựa trên điện áp đầu vào được kiểm soát. Bề ngoài JFET và bóng bán dẫn lưỡng cực rất giống nhau. Tuy nhiên, BJT là một thiết bị điều khiển hiện tại và JFET được điều khiển bởi điện áp đầu vào. Thông thường nhất có hai loại FET.
- Transistor hiệu ứng trường nối (JFET)
- FET bán dẫn oxit kim loại (IGFET)
Transistor hiệu ứng trường nối
Hoạt động của Transistor hiệu ứng trường nối chỉ phụ thuộc vào dòng của phần lớn hạt tải điện (electron hoặc lỗ trống). Về cơ bản, JFET bao gồm mộtN gõ hoặc Ploại thanh silicon có chứa các tiếp giáp PN ở các cạnh. Sau đây là một số điểm quan trọng cần nhớ về FET -
Gate- Bằng cách sử dụng kỹ thuật khuếch tán hoặc hợp kim, cả hai mặt của thanh loại N được pha tạp nhiều để tạo ra mối nối PN. Các vùng pha tạp này được gọi là cổng (G).
Source - Nó là điểm vào của phần lớn các hạt tải điện mà chúng đi vào thanh bán dẫn.
Drain - Nó là điểm thoát cho phần lớn hạt tải điện mà chúng rời khỏi thanh bán dẫn.
Channel - Là diện tích của vật liệu loại N mà phần lớn hạt tải điện đi từ nguồn để thoát ra ngoài.
Có hai loại JFET thường được sử dụng trong các thiết bị bán dẫn hiện trường: N-Channel JFET và P-Channel JFET.
JFET kênh N
Nó có một lớp mỏng vật liệu loại N được hình thành trên nền loại P. Hình dưới đây cho thấy cấu trúc tinh thể và ký hiệu giản đồ của JFET kênh N. Sau đó, cổng được hình thành trên đầu kênh N bằng vật liệu loại P. Ở cuối kênh và cổng, dây dẫn được gắn và chất nền không có kết nối.
Khi nguồn điện áp một chiều được kết nối với nguồn và các dây dẫn cống của JFET, dòng điện cực đại sẽ chạy qua kênh. Cùng một lượng dòng điện sẽ chạy từ nguồn và các đầu nối cống. Lượng dòng chảy của kênh sẽ được xác định bởi giá trị của V DD và nội trở của kênh.
Giá trị điển hình của điện trở nguồn của JFET là khoảng vài trăm ôm. Rõ ràng là ngay cả khi cổng mở, sự dẫn dòng đầy đủ sẽ diễn ra trong kênh. Về cơ bản, lượng điện áp phân cực được áp dụng tại ID, điều khiển dòng của các sóng mang dòng điện đi qua kênh của JFET. Với một sự thay đổi nhỏ trong điện áp cổng, JFET có thể được điều khiển ở bất kỳ đâu giữa trạng thái dẫn hoàn toàn và trạng thái cắt.
JFET kênh P
Nó có một lớp mỏng vật liệu loại P được hình thành trên chất nền loại N. Hình dưới đây cho thấy cấu trúc tinh thể và ký hiệu giản đồ của JFET kênh N. Cổng được hình thành trên đầu kênh P với vật liệu loại N. Cuối kênh và cổng được gắn dây chì. Phần còn lại của các chi tiết xây dựng tương tự như của N-kênh JFET.
Thông thường đối với hoạt động chung, thiết bị đầu cuối cổng được đặt dương đối với đầu cuối nguồn. Kích thước của lớp suy giảm tiếp giáp PN phụ thuộc vào sự dao động của các giá trị của điện áp cổng phân cực ngược. Với một sự thay đổi nhỏ trong điện áp cổng, JFET có thể được điều khiển ở bất kỳ đâu giữa trạng thái dẫn hoàn toàn và trạng thái cắt.
Đặc điểm đầu ra của JFET
Các đặc tính đầu ra của JFET được vẽ giữa dòng xả (I D ) và điện áp nguồn cống (V DS ) ở điện áp nguồn cổng không đổi (V GS ) như thể hiện trong hình sau.
Ban đầu, dòng xả (I D ) tăng nhanh với điện áp nguồn xả (V DS ) nhưng đột nhiên trở nên không đổi ở điện áp được gọi là điện áp tắt (V P ). Trên điện áp tắt, chiều rộng kênh trở nên hẹp đến mức nó cho phép dòng điện thoát rất nhỏ đi qua nó. Do đó, dòng xả (I D ) không đổi trên điện áp ngắt.
Các thông số của JFET
Các thông số chính của JFET là:
- Điện trở cống AC (Rd)
- Transconductance
- Hệ số khuếch đại
AC drain resistance (Rd)- Là tỷ số giữa sự thay đổi của điện áp nguồn cống (ΔV DS ) với sự thay đổi của dòng thoát (ΔI D ) ở điện áp nguồn không đổi. Nó có thể được diễn đạt như,
R d = (ΔV DS ) / (ΔI D ) tại V GS không đổi
Transconductance (gfs)- Là tỷ số giữa sự thay đổi của dòng cống (ΔI D ) với sự thay đổi của điện áp nguồn cổng (ΔV GS ) ở điện áp nguồn không đổi. Nó có thể được diễn đạt như,
g fs = (ΔI D ) / (ΔV GS ) ở V DS không đổi
Amplification Factor (u)- Là tỷ số giữa sự thay đổi của điện áp nguồn cống (ΔV DS ) với sự thay đổi của điện áp nguồn cổng (ΔV GS ) dòng cống không đổi (ΔI D ). Nó có thể được diễn đạt như,
u = (ΔV DS ) / (ΔV GS ) tại I D không đổi