Tranzystor polowy złączowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Symbol tranzystora z kanałem typu N
Symbol tranzystora z kanałem typu P

Tranzystor polowy złączowy, JFET (ang. Junction Field-Effect Transistor) – jeden z rodzajów tranzystorów polowych.

Tranzystor taki składa się z warstwy półprzewodnika typu N (tranzystor z kanałem typu N) lub typu P (tranzystor z kanałem typu P) oraz wdyfundowanej w nią, silnie domieszkowanej warstwy półprzewodnika przeciwnego typu (odpowiednio p+ i n+). Tak więc w tranzystorze tworzone jest złącze p-n. Na zewnątrz obudowy wyprowadzone są trzy końcówki: dren (ang. drain, ozn. D); źródło (ang. source, ozn. S) oraz bramka (ang. gate, ozn. G)

Tranzystor polaryzuje się tak, ażeby nośniki większościowe (dziury w tranzystorach typu P, elektrony w tranzystorach typu N) przepływały od źródła do drenu. Natomiast złącze bramka-źródło polaryzuje się zaporowo.

Gdy napięcie bramka-źródło (U_{GS}) jest równe zero, wówczas nośniki większościowe płyną bez przeszkód - prąd dla danego napięcia dren-źródło (U_{DS}) osiąga wartość maksymalną oznaczaną symbolem I_{DSS}. Gdy natomiast napięcie bramka-źródło zacznie rosnąć (a dokładniej jego wartość bezwzględna), wówczas w złączu p-n, które jest spolaryzowane zaporowo pojawi się obszar ładunku przestrzennego (obszar zubożony). Obszar ten wnika w kanał, a że praktycznie nie ma w nim swobodnych nośników (charakteryzuje się bardzo dużą rezystancją), toteż czynny przekrój kanału zmaleje. Efektem tego jest zwiększenie rezystancji kanału, a więc ograniczenie prądu dren-źródło.

Uproszczona budowa tranzystora z kanałem typu N oraz ilustracja zmiany przekroju czynnego kanału

Gdy napięcie bramka-źródło osiągnie charakterystyczną dla danego tranzystora maksymalną wartość U_{GS(OFF)} wówczas kanał praktycznie zatyka się - prąd dren-źródło jest bardzo mały, rzędu 1-10 mikroamperów, tranzystor nie przewodzi.

Prąd drenu jest funkcją napięcia bramka-źródło i jego zmiana następuje na skutek zmian pola elektrycznego, co nazywane jest efektem polowym; zależność tę przedstawia rysunek.

Charakterystyka przejściowa tranzystora typu N

Przebieg charakterystyki zależy od temperatury – wraz ze wzrostem temperatury prąd I_{DSS} rośnie, natomiast napięcie U_{GS(OFF)} maleje. Istnieje jednak jeden punkt na charakterystyce (wyznaczany przez konkretne wartości prądu i napięcia), który nie ulega zmianom pod wpływem temperatury. Można zatem ustalić taki punkt pracy tranzystora, aby układ był niewrażliwy na zmiany temperatury, co jest dużą zaletą.

Tranzystor polowy może działać w trzech zakresach pracy:

  • liniowym (triodowym) - prąd drenu liniowo zależy od napięcia dren-źródło; tranzystor zachowuje się jak rezystor półprzewodnikowy;
  • nasycenia - prąd drenu zależy praktycznie wyłącznie od napięcia bramka-źródło; napięcie dren-źródło musi przekroczyć określoną wartość oznaczaną U_{DS_{sat}}.
  • powielania lawinowego.

Podstawowe parametry tranzystora JFET:

  • prąd wyłączenia (I_{D(OFF)}) — prąd drenu dla napięcia bramka-źródło przekraczającego wartość U_{GS(OFF)}
  • rezystancja statyczna włączenia
  • rezystancja statyczna wyłączenia
  • maksymalny prąd drenu
  • maksymalny prąd bramki
  • maksymalne napięcie dren-źródło
  • dopuszczalne straty mocy (typowo rzędu miliwatów)