JFET, Kavşak kapısı alan etkili transistördür. Normal transistör, önyargı için akıma ihtiyaç duyan akım kontrollü bir cihazdır, JFET ise voltaj kontrollü bir cihazdır. Önceki eğitimimizde gördüğümüz gibi, MOSFET'ler gibi, JFET'in Gate, Drain ve Source olmak üzere üç terminali vardır.
JFET, analog elektroniklerde hassas seviye voltajla çalışan kontroller için önemli bir bileşendir. JFET'i voltaj kontrollü dirençler veya anahtar olarak kullanabiliriz, hatta JFET kullanarak bir amplifikatör yapabiliriz. Aynı zamanda BJT'lerin yerini alacak enerji verimli bir versiyondur. JFET, düşük güç tüketimi ve oldukça düşük güç dağılımı sağlar, böylece devrenin genel verimliliğini artırır. Ayrıca, BJT'lere göre büyük bir avantaj olan çok yüksek giriş empedansı sağlar.
Farklı Transistör türleri vardır, FET ailesinde iki alt tipi vardır: JFET ve MOSFET. Önceki eğitimde MOSFET hakkında zaten tartıştık, burada JFET hakkında bilgi edineceğiz.
JFET Türleri
MOSFET gibi iki alt tipi vardır - N Kanal JFET ve P Kanal JFET.
N kanallı JFET ve P kanallı JFET şematik modeli yukarıdaki resimde gösterilmiştir. Ok, JFET türlerini gösterir. Geçidi gösteren ok, JFET'in N-kanalı olduğunu ve diğer yandan geçitten gelen okun P-kanal JFET'i belirtir. Bu ok aynı zamanda kanal ile geçit arasında oluşan PN bağlantısının polaritesini de gösterir. İlginç bir şekilde, İngilizce bir anımsatıcı şudur, bir N-Kanal cihazının okunun "Puan i n " yi göstermesidir.
Drenaj ve Kaynak içinden akan akım, Geçit terminaline uygulanan gerilime bağlıdır. N kanalı JFET için Geçit voltajı negatiftir ve P kanalı JFET için Geçit voltajı pozitiftir.
JFET'in yapımı
Yukarıdaki resimde, bir JFET'in temel yapısını görebiliriz. N-Kanal JFET, N-tipi alt tabakada P-tipi malzemeden oluşurken, N-tipi malzemeler bir P kanalı JFET oluşturmak için p-tipi alt tabakada kullanılır.
JFET, uzun yarı iletken malzeme kanalı kullanılarak yapılmıştır. Yapım sürecine bağlı olarak, JFET çok sayıda pozitif yük taşıyıcısı içeriyorsa (delik olarak ifade edilir) P-tipi bir JFET'tir ve çok sayıda negatif yük taşıyıcısı varsa (elektronlar olarak adlandırılır) N-tipi olarak adlandırılır. JFET.
Uzun yarı iletken malzeme kanalında, Kaynak ve Drenaj bağlantılarını oluşturmak için her iki uçtaki Ohmik kontaklar oluşturulur. Kanalın bir veya her iki tarafında bir PN bağlantısı oluşur.
JFET'in Çalışması
Bir JFET'in çalışmasını anlamak için en iyi örnek, bahçe hortum borusunu hayal etmektir. Bir bahçe hortumunun içinden su akışı sağladığını varsayalım. Hortumu sıkarsak su akışı daha az olur ve belli bir noktada onu tamamen sıkarsak sıfır su akışı olur. JFET tam olarak bu şekilde çalışır. Hortumu bir JFET ile değiştirir ve su akışını bir akımla değiştirirsek ve ardından akım taşıyan kanalı inşa edersek, akım akışını kontrol edebiliriz.
Kapı ve kaynak arasında voltaj olmadığında, kanal elektronların akması için tamamen açık olan düz bir yol haline gelir. Ancak, ters polaritede kapı ile kaynak arasına bir voltaj uygulandığında, PN bağlantısının ters önyargılı olmasını sağlayan ve tükenme katmanını artırarak kanalı daraltan ve JFET'i kesme veya kıstırma bölgesine koyabilen ters şey olur.
Aşağıdaki görselde doygunluk modunu ve kıstırma modunu görebiliriz ve tükenme katmanının genişlediğini ve mevcut akışın azaldığını anlayabileceğiz.
Bir JFET'i kapatmak istiyorsak, N tipi bir JFET için V GS olarak belirtilen voltaj kaynağı için negatif bir geçit sağlamamız gerekir. P tipi bir JFET için, pozitif V GS sağlamamız gerekir.
JFET yalnızca tükenme modunda çalışır, MOSFET'ler ise tükenme moduna ve geliştirme moduna sahiptir.
JFET Karakteristik Eğrisi
Yukarıdaki görüntüde, bir JFET, bir JFET'in V GS'sini kontrol edecek olan değişken bir DC kaynağı yoluyla önyargılıdır. Ayrıca Drenaj ve Kaynak boyunca bir voltaj uyguladık. Değişken V GS'yi kullanarak, bir JFET'in IV eğrisini çizebiliriz.
Yukarıdaki IV görüntüsünde, üç farklı V GS voltaj değeri, 0V, -2V ve -4V için üç grafik görebiliriz. Ohmik, Doygunluk ve Kırılma bölgesi olmak üzere üç farklı bölge vardır. Ohmik bölge sırasında , JFET, akım akışının kendisine uygulanan voltaj tarafından kontrol edildiği voltaj kontrollü bir direnç gibi davranır. Bundan sonra JFET, eğrinin neredeyse düz olduğu doygunluk bölgesine girer. Bu, V DS'nin akım akışına müdahale etmeyeceği durumlarda akım akışının yeterince kararlı olduğu anlamına gelir. Ancak V DS toleranstan çok daha fazla olduğunda, JFET mevcut akışın kontrolsüz olduğu arıza moduna geçer.
Bu IV eğrisi P kanalı JFET için de hemen hemen aynıdır, ancak çok az fark vardır. JFET, V GS ve Kıstırma voltajı veya (V P) aynı olduğunda kesme moduna girecektir. Ayrıca yukarıdaki eğride olduğu gibi, N kanal JFET için V GS arttığında boşaltma akımı artar. Ancak P kanalı JFET için, V GS arttığında boşaltma akımı azalır.
JFET'in Önyargısı
JFET'i uygun bir şekilde önyargılı hale getirmek için farklı teknik türleri kullanılır. Çeşitli tekniklerden aşağıda üçü yaygın olarak kullanılmaktadır:
- Sabit DC Önyargı Tekniği
- Kendinden Önyargı Tekniği
- Potansiyel Bölücüye Ağırlık Verme
Sabit DC Önyargı Tekniği
Bir N kanal JFET 'in sabit DC polarizasyon tekniğinde, JFET kapısı V şekilde bağlanmıştır GS JFET' in her zaman negatif olarak kalır. Bir JFET'in giriş empedansı çok yüksek olduğundan, giriş sinyalinde herhangi bir yükleme etkisi gözlenmez. Direnç R1 üzerinden akım akışı sıfır olarak kalır. Giriş kondansatörü C1'e bir AC sinyali uyguladığımızda, sinyal geçit boyunca görünür. Şimdi, R1 boyunca voltaj düşüşünü hesaplarsak, Ohm yasasına göre V = I x R veya V düşüş = Kapı akımı x R1 olacaktır. Kapıya akan akım 0 olduğundan, kapı boyunca voltaj düşüşü sıfır kalır. Bu nedenle, bu öngerilim tekniği ile, JFET boşaltma akımını sadece sabit voltajı değiştirerek ve böylece V GS'yi değiştirerek kontrol edebiliriz.
Kendinden Önyargı Tekniği
Kendinden önyargı tekniğinde, kaynak pimi boyunca tek bir direnç eklenir. Kaynak direnci R2 üzerindeki voltaj düşüşü, voltajı önyargılı hale getirmek için V GS oluşturur. Bu teknikte kapı akımı yine sıfırdır. Kaynak voltajı aynı ohm yasası ile belirlenir V = I x R. Bu nedenle kaynak voltajı = Boşaltma akımı x kaynak direnci. Şimdi, kaynak voltajına olan geçit, kapı voltajı ve kaynak voltajı arasındaki farklar tarafından belirlenebilir.
Kapı voltajı 0 olduğundan (kapı akımı akışı 0 olduğundan, V = IR'ye göre, kapı voltajı = Kapı akımı x kapı direnci = 0) V GS = 0 - Kapı akımı x Kaynak direnci. Bu nedenle harici bir önyargı kaynağına ihtiyaç yoktur. Öngerilim, kaynak direnç boyunca voltaj düşüşü kullanılarak kendiliğinden oluşturulur.
Potansiyel Bölücüye Ağırlık Verme
Bu teknikte, ek bir direnç kullanılır ve devre kendinden önyargı tekniğinden biraz değiştirilir, R1 ve R2 kullanan bir potansiyel voltaj bölücü, JFET için gerekli DC önyargısını sağlar. Kaynak direnç üzerindeki voltaj düşüşünün, direnç bölücü geçit voltajından daha büyük olması gerekir. Bu şekilde V GS negatif kalır.
İşte JFET bu şekilde inşa edilir ve önyargılıdır.