Транзистори са ефектом спојног поља
Јунцтион Фиелд Еффецт Транзистори су напонски контролисани транзистори засновани на полупроводницима. Ово су једносмерни транзистори са три терминала; одвод, извор и капија. ЈФЕТ немају ПН спојеве, али су састављени од канала полупроводничких материјала.
Конструкција и класификације
ЈФЕТ-ови имају велики канал за проток већинских носилаца набоја. Овај канал је познат као супстрат. Подлога може бити од материјала типа П или Н. Два спољна контакта позната као омски контакти постављена су преко два краја канала. ЈФЕТ-ови се класификују на основу полупроводничког материјала супстрата у њиховој конструкцији.
Н-канални ЈФЕТ транзистори
Канал је направљен од нечистоће типа Н, док су капије састављене од нечистоћег типа П. Материјал Н-типа значи да су петовалентне нечистоће допиране, а већина носилаца наелектрисања су слободни електрони у каналу. Основна конструкција и симболична презентација Н-каналних ЈФЕТ-ова приказана је у наставку:
П-канални ЈФЕТ транзистори
Канал се састоји од нечистоћег типа П, док су капије састављене од нечистоћег типа Н. П-канал значи да су тровалентне нечистоће допиране у каналу и да су већински носиоци наелектрисања рупе. Основна конструкција и симболична презентација П-каналног ЈФЕТ-а је приказана у наставку:
Рад ЈФЕТ-ова
ЈФЕТ-ови се често описују аналогијом са цевима за воду. Проток воде кроз цеви је аналоган протоку електрона кроз канале ЈФЕТ-а. Стискање водоводне цеви одлучује о количини протока воде. Слично, у случају ЈФЕТ-ова, примена напона преко терминала капије одлучује о сужавању или проширењу канала за кретање наелектрисања од извора до одвода.
Када се примени напон обрнутог преднапона преко капије и извора, канал се сужава док се слој исцрпљивања повећава. Овај начин рада се назива режим штипања. Ова врста понашања канала је представљена у наставку:
ЈФЕТ крива карактеристика
ЈФЕТ-ови су уређаји за режим исцрпљивања, што значи да раде на ширењу или сужавању слојева исцрпљивања. Да би се анализирали комплетни режими рада, следећи распоред подешавања се примењује на Н-канални ЈФЕТ.
На ЈФЕТ терминалима се примењују два различита преднапона. ВДС се примењује између одвода и извора, док се ВГС примењује између капије и извора као што је приказано на горњој слици.
ЈФЕТ ће радити у четири различита начина рада, као што је објашњено у наставку.
1: Охмички режим
Охмски режим је нормално стање без икаквих преднапона примењених на његове терминале. Дакле, ВГС=0 у омском режиму. Слој исцрпљивања ће бити веома танак и ЈФЕТ ради као омски елемент као што је отпорник.
2: Пинцх-Офф режим
У режиму прекида, примењује се довољан напон преднапона на капији и извору. Примењени реверзни напон протеже област исцрпљивања до максималног нивоа и стога се канал понаша као отворени прекидач који се опире протоку струје.
3: Режим засићења
Напон биас-а на капији и извору контролише проток струје кроз канал ЈФЕТ-а. Струја варира са променом преднапона. Одводни и изворни напон има занемарљив ефекат у овом режиму.
4: Режим квара
Одводни и изворни напон се повећава до нивоа који разбија слој исцрпљености у каналу ЈФЕТ-ова. Ово доводи до максималног протока струје кроз канал.
Математички изрази за ЈФЕТ параметре
У режимима засићења, ЈФЕТ-ови улазе у режиме проводника где напон варира струју. Због тога се струја одвода може проценити. Израз за процену струје одвода је дат са:
Канал се шири или сужава применом напона на капији. Отпор канала у односу на примену напона дрејн-извор се изражава као:
РДС се такође може израчунати преко транскондуктивног појачања, гм:
ЈФЕТ-ове конфигурације
ЈФЕТ-ови се могу повезати на различите начине са улазним напонима. Ове конфигурације су познате као конфигурације заједничког извора, заједничке капије и заједничког одвода.
Конфигурација заједничког извора
У конфигурацији заједничког извора, извор ЈФЕТ-а је уземљен, а улаз је повезан на терминал гејта, док се излаз узима из дрена. Ова конфигурација нуди високу улазну импедансу и функције појачања напона. Ова конфигурација режима појачала је најчешћа од свих ЈФЕТ конфигурација. Добијени излаз је 180 степени ван фазе са улазом.
Заједничка конфигурација капије
У уобичајеној конфигурацији капије, капија је уземљена док је улаз повезан са извором, а излаз се узима из одвода. Како је капија повезана са земљом, конфигурација има ниску улазну импедансу, али већу импеданцију на излазу. Добијени излаз је у фази са улазом:
Конфигурација заједничког одвода
У заједничком одводу, улаз је повезан са капијом, док је излаз повезан са терминала извора. Ова конфигурација такође нуди ниску улазну импедансу и већу излазну импеданцију, баш као и уобичајена конфигурација гејта, али је појачање напона овде приближно јединица.
Ова конфигурација се такође поклапа са заједничким извором где је улаз повезан са капијом, али конфигурација заједничког извора добија мање од јединице.
Примена – Конфигурација ЈФЕТ појачала
ЈФЕТ-ови се могу учинити да раде као појачала класе А када је терминал гејта повезан са мрежом разделника напона. Спољни напон се примењује на терминал извора, који је углавном конфигурисан да буде једна четвртина ВДД у доњем колу.
Напон извора се стога може изразити као:
Такође, напон извора се може израчунати кроз доњи израз:
Струја одвода се може израчунати из горње конфигурације на следећи начин:
Напон капије се може добити као функција вредности отпорника Р1 и Р2 као што је дато у наставку.
Пример 1: Израчунавање В ДД
Ако је В ГС(искључено) =-8В, И ДСС =24мА за ЈФЕТ у доњој конфигурацији, израчунајте В ДД као што је приказано на слици када је Р Д =400.
Од
Горе наведено ће бити минимална вредност ВДС за ЈФЕТ да ради у региону константне струје, дакле:
такође,
Применом КВЛ на одводном колу:
Пример 2: Одредите вредност струје одвода
Одредите вредност струје одвода када је ВГС=3В, ВГС(искључено)=-5В, ИДСС=2мА за конфигурацију испод ЈФЕТ-а.
Израз за струју одвода је:
Закључак
Јунцтион Фиелд Еффецт Транзистори су три терминална полупроводничка уређаја који раде са понашањем области исцрпљивања у различитим режимима рада. Немају ПН спојеве, али су направљени од канала од полупроводничких материјала.