Transistor ad effetto di campo

Un transistor ad effetto di campo (FET) è un dispositivo semiconduttore a tre terminali. Il suo funzionamento si basa su una tensione di ingresso controllata. In apparenza JFET e transistor bipolari sono molto simili. Tuttavia, BJT è un dispositivo controllato in corrente e JFET è controllato dalla tensione di ingresso. Più comunemente sono disponibili due tipi di FET.

  • Transistor a effetto di campo a giunzione (JFET)
  • FET a semiconduttore a ossido di metallo (IGFET)

Transistor a effetto di campo a giunzione

Il funzionamento del transistor a effetto di campo a giunzione dipende solo dal flusso dei vettori maggioritari (elettroni o lacune). Fondamentalmente, i JFET sono costituiti da un fileN digitare o Ptipo barra in silicone contenente giunzioni PN ai lati. Di seguito sono riportati alcuni punti importanti da ricordare su FET:

  • Gate- Utilizzando la tecnica di diffusione o lega, entrambi i lati della barra di tipo N sono fortemente drogati per creare una giunzione PN. Queste regioni drogate sono chiamate gate (G).

  • Source - È il punto di ingresso per i portatori di maggioranza attraverso il quale entrano nella barra dei semiconduttori.

  • Drain - È il punto di uscita per i vettori maggioritari attraverso il quale escono dalla barra dei semiconduttori.

  • Channel - È l'area del materiale di tipo N attraverso la quale i vettori maggioritari passano dalla sorgente allo scarico.

Esistono due tipi di JFET comunemente usati nei dispositivi semiconduttori di campo: N-Channel JFET e P-Channel JFET.

JFET canale N

Ha un sottile strato di materiale di tipo N formato su un substrato di tipo P. La figura seguente mostra la struttura cristallina e il simbolo schematico di un JFET a canale N. Quindi la porta viene formata sopra il canale N con materiale di tipo P. Alla fine del canale e del gate, i fili conduttori sono collegati e il substrato non ha alcun collegamento.

Quando una sorgente di tensione CC è collegata alla sorgente e ai conduttori di drenaggio di un JFET, la corrente massima fluirà attraverso il canale. La stessa quantità di corrente fluirà dalla sorgente e dai terminali di drenaggio. La quantità di flusso di corrente del canale sarà determinata dal valore di V DD e dalla resistenza interna del canale.

Un valore tipico della resistenza source-drain di un JFET è di alcune centinaia di ohm. È chiaro che anche a cancello aperto si avrà piena conduzione di corrente nel canale. Essenzialmente, la quantità di tensione di polarizzazione applicata all'ID controlla il flusso delle portanti di corrente che passano attraverso il canale di un JFET. Con una piccola variazione nella tensione di gate, JFET può essere controllato ovunque tra la piena conduzione e lo stato di interruzione.

JFET canale P.

Ha un sottile strato di materiale di tipo P formato su un substrato di tipo N. La figura seguente mostra la struttura cristallina e il simbolo schematico di un JFET a canale N. La porta è formata sopra il canale P con materiale di tipo N. Alla fine del canale e del cancello, i cavi sono collegati. Il resto dei dettagli costruttivi sono simili a quelli del JFET a canale N.

Normalmente per il funzionamento generale, il terminale di gate è reso positivo rispetto al terminale di source. La dimensione dello strato di svuotamento della giunzione PN dipende dalle fluttuazioni nei valori della tensione di gate polarizzata inversa. Con una piccola variazione nella tensione di gate, JFET può essere controllato ovunque tra la piena conduzione e lo stato di interruzione.

Caratteristiche di uscita di JFET

Le caratteristiche di uscita del JFET sono disegnate tra la corrente di drain (I D ) e la tensione di drain source (V DS ) a tensione di gate source costante (V GS ) come mostrato nella figura seguente.

Inizialmente, la corrente di drain (I D ) aumenta rapidamente con la tensione di drain source (V DS ), ma diventa improvvisamente costante a una tensione nota come tensione di pinch-off (V P ). Al di sopra della tensione di pinch-off, la larghezza del canale diventa così stretta da consentire il passaggio di una corrente di drenaggio molto piccola. Pertanto, la corrente di drain (I D ) rimane costante al di sopra della tensione di pinch-off.

Parametri di JFET

I parametri principali di JFET sono:

  • Resistenza allo scarico AC (Rd)
  • Transconductance
  • Fattore di amplificazione

AC drain resistance (Rd)- È il rapporto tra la variazione della tensione di drain source (ΔV DS ) e la variazione della corrente di drain (ΔI D ) a tensione gate-source costante. Può essere espresso come,

R d = (ΔV DS ) / (ΔI D ) alla costante V GS

Transconductance (gfs)- È il rapporto tra la variazione della corrente di drain (ΔI D ) e la variazione della tensione di gate source (ΔV GS ) a tensione drain-source costante. Può essere espresso come,

g fs = (ΔI D ) / (ΔV GS ) alla costante V DS

Amplification Factor (u)- È il rapporto tra la variazione della tensione di drain-source (ΔV DS ) e la variazione della tensione di gate source (ΔV GS ) della corrente di drain costante (ΔI D ). Può essere espresso come,

u = (ΔV DS ) / (ΔV GS ) alla costante I D