jfet คืออะไร: เทคนิคการสร้างการทำงานและการให้น้ำหนัก

JFET เป็นชุมทางประตูสนามผลทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ปกติเป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสซึ่งต้องการกระแสสำหรับการให้น้ำหนักในขณะที่ JFET เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า เช่นเดียวกับ MOSFETs ที่เราได้เห็นในการกวดวิชาก่อนหน้านี้ของเรา JFET มีขั้วที่สามประตูท่อระบายน้ำและแหล่งที่มา

JFET เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในระดับที่แม่นยำในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อนาล็อก เราสามารถใช้ JFET เป็นตัวต้านทานควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือเป็นสวิตช์หรือแม้แต่สร้างเครื่องขยายเสียงโดยใช้ JFET นอกจากนี้ยังเป็นรุ่นประหยัดพลังงานเพื่อทดแทน BJT JFET ให้การใช้พลังงานต่ำและการกระจายพลังงานที่ค่อนข้างต่ำจึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของวงจร นอกจากนี้ยังมีอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงมากซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือ BJT

ทรานซิสเตอร์มีหลายประเภทในตระกูล FET มีสองประเภทย่อย: JFET และ MOSFET เราได้พูดคุยเกี่ยวกับ MOSFET แล้วในบทช่วยสอนก่อนหน้านี้ที่นี่จะเรียนรู้เกี่ยวกับ JFET

ประเภทของ JFET

เช่นเดียวกับ MOSFET มีสองประเภทย่อยคือ N Channel JFET และ P Channel JFET

N channel JFET และ P channel JFET schematic model แสดงในภาพด้านบน ลูกศรแสดงถึงประเภทของ JFET ลูกศรที่แสดงไปที่ประตูแสดงว่า JFET เป็น N-channel และในทางกลับกันลูกศรจากประตูหมายถึง P-channel JFET ลูกศรนี้ยังระบุขั้วของทางแยก PN ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างช่องและประตู ที่น่าสนใจภาษาอังกฤษจำผู้นี้เป็นลูกศรของอุปกรณ์ N- ช่องแสดงให้เห็น“จุดฉันn ”

กระแสที่ไหลผ่าน Drain และ Source ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้ว Gate สำหรับ N channel JFET แรงดันไฟฟ้าของประตูจะเป็นลบและสำหรับช่อง P JFET แรงดันไฟฟ้าของประตูจะเป็นบวก

การก่อสร้าง JFET

ในภาพด้านบนเราจะเห็นโครงสร้างพื้นฐานของ JFET N-Channel JFET ประกอบด้วยวัสดุประเภท P ในวัสดุพิมพ์ชนิด N ในขณะที่วัสดุประเภท N ใช้ในวัสดุพิมพ์ชนิด p เพื่อสร้างช่องสัญญาณ P JFET

JFET ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ช่องทางยาวของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการก่อสร้างหาก JFET มีตัวพาประจุบวกจำนวนมาก (หมายถึงรู) เป็น JFET ประเภท P และหากมีตัวพาประจุลบจำนวนมาก (หมายถึงอิเล็กตรอน) จะเรียกว่า N-type JFET

ในช่องทางยาวของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์หน้าสัมผัส Ohmic ที่ปลายแต่ละด้านถูกสร้างขึ้นเพื่อสร้างการเชื่อมต่อ Source และ Drain ทางแยก PN เกิดขึ้นในด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านของช่อง

การทำงานของ JFET

ตัวอย่างที่ดีที่สุดอย่างหนึ่งในการทำความเข้าใจการทำงานของ JFET คือการจินตนาการถึงท่อสายสวน สมมติว่าสายสวนกำลังให้น้ำไหลผ่าน ถ้าเราบีบสายยางการไหลของน้ำจะน้อยลงและเมื่อถึงจุดหนึ่งถ้าเราบีบจนสุดจะทำให้น้ำไหลเป็นศูนย์ JFET ทำงานในลักษณะนั้น ถ้าเราเปลี่ยนท่อกับ JFET และการไหลของน้ำด้วยกระแสแล้วสร้างช่องรับกระแสเราสามารถควบคุมการไหลของกระแสได้

เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าข้ามประตูและแหล่งกำเนิดช่องสัญญาณจะกลายเป็นทางเรียบซึ่งเปิดกว้างให้อิเล็กตรอนไหล แต่สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งที่มาในขั้วย้อนกลับซึ่งทำให้ทางแยก PN กลับลำเอียงและทำให้ช่องสัญญาณแคบลงโดยการเพิ่มชั้นการพร่องและอาจทำให้ JFET อยู่ในบริเวณที่ถูกตัดออกหรือดึงออก

ในภาพด้านล่างเราสามารถมองเห็นโหมดอิ่มตัวและหยิกปิดโหมดและเราจะสามารถที่จะเข้าใจชั้นพร่องกลายเป็นที่กว้างขึ้นและการไหลของกระแสจะกลายเป็นน้อย

หากเราต้องการปิด JFET เราจำเป็นต้องจัดเตรียมประตูลบให้กับแรงดันไฟฟ้าที่แสดงเป็น V _GSสำหรับ JFET ประเภท N สำหรับ P-ประเภท JFET เราจำเป็นต้องให้ V บวกGS

JFET ใช้งานได้เฉพาะในโหมดพร่องในขณะที่ MOSFET มีโหมดพร่องและโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ

เส้นโค้งลักษณะ JFET

ในภาพด้านบน JFET จะเอนเอียงผ่านแหล่งจ่ายไฟ DC แบบแปรผันซึ่งจะควบคุม V _GSของ JFET นอกจากนี้เรายังใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามท่อระบายน้ำและแหล่งที่มา การใช้ตัวแปร V _GSเราสามารถพล็อตเส้นโค้ง IV ของ JFET

ในภาพ IV ด้านบนเราจะเห็นกราฟสามกราฟสำหรับค่าแรงดันV _GSสามค่าคือ 0V, -2V และ -4V มีสามภูมิภาคที่แตกต่างกันภูมิภาค Ohmic, Saturation และ Breakdown ในระหว่างพื้นที่ Ohmic JFET จะทำหน้าที่เหมือนตัวต้านทานที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยที่กระแสไฟฟ้าจะถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับมัน หลังจากนั้น JFET จะเข้าสู่พื้นที่อิ่มตัวซึ่งเส้นโค้งเกือบจะเป็นเส้นตรง นั่นหมายถึงการไหลของกระแสมีเสถียรภาพเพียงพอโดยที่ V _DSจะไม่รบกวนการไหลของกระแส แต่เมื่อ V _DSมีมากกว่าค่าความคลาดเคลื่อน JFET จะเข้าสู่โหมดการแยกย่อยโดยที่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมได้

เส้นโค้ง IV นี้เกือบจะเหมือนกันสำหรับช่อง P JFET เช่นกัน แต่มีความแตกต่างเล็กน้อย JFET จะเข้าสู่โหมดตัดการทำงานเมื่อ V _GSและแรงดันไฟฟ้าหยิกหรือ (V _P) เท่ากัน เช่นเดียวกับในเส้นโค้งด้านบนสำหรับ N ช่อง JFET กระแสระบายจะเพิ่มขึ้นเมื่อ V _GSเพิ่มขึ้น แต่สำหรับ P-channel JFET กระแสระบายจะลดลงเมื่อ V _GSเพิ่มขึ้น

การให้น้ำหนัก JFET

ใช้เทคนิคประเภทต่างๆเพื่อทำให้ JFET มีอคติในลักษณะที่เหมาะสม จากเทคนิคต่างๆด้านล่างสามถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย:

• แก้ไขเทคนิคการให้น้ำหนักแบบ DC
• เทคนิคการให้น้ำหนักตัวเอง
• การให้น้ำหนักตัวแบ่งที่เป็นไปได้

แก้ไขเทคนิคการให้น้ำหนักแบบ DC

ในเทคนิคการให้น้ำหนัก DC คงที่ของ JFET N channel ประตูของ JFET จะเชื่อมต่อในลักษณะที่ V _GSของ JFET ยังคงเป็นลบตลอดเวลา เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตของ JFET สูงมากจึงไม่มีผลการโหลดที่สังเกตได้ในสัญญาณอินพุต การไหลของกระแสผ่านตัวต้านทาน R1 ยังคงเป็นศูนย์ เมื่อเราใช้สัญญาณ AC กับตัวเก็บประจุอินพุต C1 สัญญาณจะปรากฏขึ้นที่ประตู ทีนี้ถ้าเราคำนวณแรงดันตกคร่อม R1 ตามกฎของโอห์มมันจะเป็น V = I x R หรือ V _drop = Gate current x R1 เนื่องจากกระแสที่ไหลไปยังเกตเป็น 0 แรงดันตกคร่อมเกตจึงยังคงเป็นศูนย์ ดังนั้นโดยใช้เทคนิคการให้น้ำหนักนี้เราสามารถควบคุม JFET ท่อระบายน้ำในปัจจุบันโดยเพียงแค่เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าคงที่จึงเปลี่ยนวีGS

เทคนิคการให้น้ำหนักตัวเอง

ในเทคนิคการให้น้ำหนักตัวเองตัวต้านทานตัวเดียวจะถูกเพิ่มข้ามพินต้นทาง แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานต้นทาง R2 สร้าง V _GSให้ไบแอสแรงดันไฟฟ้า ในเทคนิคนี้กระแสเกตจะเป็นศูนย์อีกครั้ง แรงดันต้นทางถูกกำหนดโดยกฎของโอห์มเดียวกัน V = I x R ดังนั้นแรงดันต้นทาง = ระบายกระแส x ตัวต้านทานต้นทาง ตอนนี้แรงดันเกตไปยังต้นทางสามารถกำหนดได้จากความแตกต่างระหว่างแรงดันเกตและแรงดันไฟฟ้าต้นทาง

เนื่องจากแรงดันเกตคือ 0 (เนื่องจากการไหลของกระแสประตูเป็น 0 ตาม V = IR แรงดันเกต = กระแสเกต x ตัวต้านทานเกต = 0) V _GS = 0 - กระแสเกต x ความต้านทานต้นทาง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีแหล่งที่มาของการให้น้ำหนักภายนอก การให้น้ำหนักถูกสร้างขึ้นเองโดยใช้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานต้นทาง

การให้น้ำหนักตัวแบ่งที่เป็นไปได้

ในเทคนิคนี้จะใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติมและวงจรจะถูกปรับเปลี่ยนเล็กน้อยจากเทคนิคการให้น้ำหนักตัวเองตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นโดยใช้ R1 และ R2 ให้การให้น้ำหนัก DC ที่จำเป็นสำหรับ JFET แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานต้นทางจำเป็นต้องมีค่ามากกว่าแรงดันเกตตัวต้านทานตัวต้านทาน ด้วยวิธีนี้ V _GSยังคงเป็นลบ

ดังนั้นนี้เป็นวิธีที่JFET ถูกสร้างและลำเอียง