3. Jungle-effect effect transistor (JFET)
NAVEND - 3. Transîstora Çargoşe-Zeviyê (JFET)
BİXWÎNE- 2. Metal-Oxide Semiconductor FET (MOSFET)
Jungle-effect effect transistor (JFET)
MOSFET hejmareke mezin li ser kozîteya zehfî ya trajter (JFET) heye. Bi taybetî, berxwedanê ya MOSFET ji ji JFET re mezintir e. Ji bo vê yekê, MOSFET ji bo piraniya daxwazên ji bo JFET ve tê hilbijartin. Lê belê, JFET hîn jî di rewşên taybetî de bi taybetî ji bo daxwaznameyên analogê tê bikaranîn.
Me dît ku ev zêdebûna MOSFET ji bo veguhestina kanalek çêkek voltage ya nîv-şerî heye. Na ku niha carrierê piranî niha dikare di navbera çavkaniyê û dolê de bêyî bêyî vakslêdana lêgerînê ye. Li hemberî, JFET di navbera têkiliyên du ohmîk de di bin çavkaniya yekem a pirrjimêr de kontrol dikin. Ew e ku ji hêla gişta dravê veguhastin veguherîne.
Her çend em bêyî ku encamên ku ji bo MOSFET-ê berê hatine bikar anîn bikar bînin nêzîkê JFET-ê dibin, em ê di xebata du celeb cîhazan de gelek dişibînin. Van wekheviyan di Beşa 6-an de bi kurtahî têne vegotin: "Berawirdkirina MOSFET û JFET".
A schematîkî ji bo avahiyeke fîzîkî ya JFET di 13ê de nîşan dide. Wekî wekî BJT, JFET sê mektelek termînal e. Ew yekane tenê yek pn Di navbera dergeh û kanaletê de du caran di BJT de (çiqas li wir du xuya dibe pn Zincên ku di 13-ê de nîşan dide, ew di heman demê de bi parallel ve girêdayî navnîşên deriyê hevalbendan re girêdayî ye. Ew dikarin wekî celebek yekjimar bimînin).
Ew nJFET-yê, di 14 (A) de, nîşana nîşankirî çêkiriye nmateryalên ku bi du pmateryalên tîpê li hevalê, yek ji her aliyekî veşartî. Ew pJFET-pîrek e pmateryalên ku bi du nmateryalên -type di nav pîranê de, wekî ku di 13 (b) de nîşan dide. 13 jî nîşanên sembolên nîşan dide.
Ji bo bicîhkirina tevgera JFETê, em werin girêdan nJFET-yê ku di 14 (a) de nîşanî da nîşankirî ye. Vîla vîteya erênî ya erênî, VDD, ji bo drainê tê bikaranîn (ev eşkere ye VCC ji bo BJT vekirina veguhastinê) û çavkaniyek bi hev re (erdê) girêdayî ye. Dê derveka vakslêdanê, VGG, li dergehê tête dayîn (ev eşkere ye VBB ji bo BJT).
13-Damezrandina Stenbolê JFET
VDD voltage drain-source provides, vDS, ku sedemek dûr dibe, iD, ji bo dakêşandina çavkaniyê. Ji ber ku encama dergehê çavkaniyê veguherî ye, ji ber encamên dergehê sernavê niha. Drain current, iD, ya ku bi çavkaniya heyî ve wekhev e, di kanala ku ji hêla ve hatî dorpêç kirin de heye pderiyê -type. Voltage-to-source-voltage, vGS, ku wekhev e, çêbikin herêmê derxistin Di kanala ku ji çarçoveya kanaliyê kêm dike. Ev, di encama, berxwedanê di navbera dûr û çavkaniyê zêde dike.
Figureikil 14 - JFET-n-kanal bi şebekeyên derveyî ve girêdayî ye
Em bi operasyona JFET re bibînin vGS = 0, wekî ku di 14 (B) de nîşan dide. Drain current, iD, bi rêya n-Hej ji çavkaniya çavkaniyê dibe sedema wergirtiyek li ser kanaliyê dorpê dike, bi bi hêza bilindtirîn li gora dergeh-danê. Vê voltageê ya erênî ya li ser gora dergehê dorpêçê veguhestin pn zencî û hilberek hilweşandina hilberê, wekî ku ji 14 (b) di qada sîteyê de xuya dibe. Dema ku em zêde dibin vDS, dora niha, iD, herweha zêdebûna, wekî 15-ê nîşan bide.
Ev çalakiya encam di herêmeke mezin de bêhtir û berxwedana radyoyê di nav dûr û çavkaniyê de zêde dibe. Dema vDS bêtir zêde dibe, nuqteyeke gihîştiye qada herêmê ku tevlihevkirina tevahiya kanalê li ser deryayê dûr dikeve û gihîştina dorûra wê ya xurtkirina wê ya saturation. Ger em zêde dibin vDS vê derê, iD berdewam dimîne. Çirxê ya deryaya saturated bi niha ye VGS = 0 parameterek girîng e. Ew e çavdêriya dûr-çavkaniyê ya heyî, IDSS. Me dît ku ew be KVT2 ji bo MOSFET mode. Dibe ku ji 15 wêneyê ve bê dîtin, zêde dibe vDS Ji vê rehêlê ve tê gotin pinch-off xala (-VP, IDSS) dibe sedema zêdebûna hûrgelan iD, Û ji iD-vDS çepek taybetmendiyê hema hema hebe (wek iD wekî berdewam dimîne vDS bêtir zêdekirin). Bîr bînin ku VT (nuha navnîş kirin VP) ji bo neyînî ye ndevice -channel. Operasyona derveyî qaçaxa xeletî (di nav devera saturation), dema ku vala voltageê, VDS, ji hêja eVP (15 wêneyê bibînin). Wek mînak, em bêje VP = -4V, ev tê wateya ku voltage drain, vDS, ji bo JFET-ê di herêmê ya operasyona normal (ya normal) de bimîne ji hêla an (-4V) ji hêla (- - XNUMXV) bêtir be.
Ev şirove dide nîşan dide ku JFET cîhûrek nermalê ye. Em hêvî dikin ku taybetmendiyên wê dixwazin ku ji wan re ji wan re têkildarî MOSFET. Lêbelê hebe hebek girîng e: Gava ku ew e ku muxalîfê -MOSFET di moda mezinbûnê de (xebitandina erênî vGS Ger cîhaz e n-channel) ev ne pratîk in JFET-type device. Di pratîkê de, herî zêde vGS Ji nêzîkî 0.3V ve girêdayî ye pn-Wergerê bi vê voltageê piçûk re bi awayekî bêdeng dimîne.
15 - iD beramber vDS taybetmendiyê nJFET (VGS = 0V)
3.1 JFET Gate-Vebijêrîna Voltage-to-Source
Di beşa borî de, em pêşxistin iD-vDS curvanek taybetmendiyê VGS = 0. Di vê beşê de, em temam dikin iD-vDS taybetmendiyên ji bo nirxên cûda vGS. Têbînî ku di rewşê de BJT, curvesên taybetmendî (iC-vCE) hene iB wekî parameter. FET di cîhê kontrola voltage-ê de ye vGS kontrol dike. 16 Nîşan nîşan dide iD-vDS ji bo herdu alozên taybetmendiyê n-channel û pJFET.
16-iD-vDS curên taybetmendiyê ji bo JFET
Her ku zêde dibe 
(vGS ji bo neyînî ye n-channel û ji bo erênîtir erênî p-channel) devera devera hilweşandî ye û pişk-av tête ji bo nirxên kêm kêm iD. Ji ber vê yekê nJFET ya 16 Wêne (a), herî zêde iD ji kêm dibe IDSS as vGS bêtir neyînî ye. Ger vGS bêtir kêm kirin (bêtir neyînî), nirxek e vGS piştî wê derê ye iD bêyî heqê nirxê bêhêz be vDS. Ev nirxê vGS tê gotin VGS (OFF), an voltage pinch-off (Vp). Nirxê Vp ji bo neyînî ye nJFET-ê û erênî yên erênî yên erênî pJFET. Vp dikare werinhevkirin VT ji bo MOSFET mode.
3.2 JFET Têkiliyên Hilbijartinê
Taybetiya veguherîna veguherînek plana dora niha, iD, wekî fonksiyonê voltage drain-to-source, vDS, bi vGS wekhevî ji bo amadekirina voltajên berdewam (vGS = -3V, -2, -1V, 0V Di 16 (a) Nîşan de. Taybetmendiya veguherînê hema hema serbixwe ya nirxê ye vDS Ji piştî ku JFET diçêle, iD ji bo nirxên zêdebûnê berdewam dimîne vDS. Ew ji hêla dîtibe iD-vDS curves of 16, ku li her derê hema ji bo nirxên berbiçav dibe vDS>Vp.
Di 17-Pîvan de, em taybetmendiyên veguhastinê û iD-vDS taybetmendiyên an nJFET. Em van bi hev re hevpeyman kirin iD axis nîşan bidin ku çawa çawa ji hev re bigirin. Taybetmendiyên veguherînê dikare ji berfirehtirkirina wergirtin iD-vDS şûngirên ku di Xêzika 17. de ji hêla xêzikên qutkirî ve têne xuyang kirin. Rêbaza herî bikêrhatî ya diyarkirina taybetmendiya veguheztinê li herêma tîrbûnê bi têkiliya jêrîn re (hevkêşeya Shockley) e:
(16)
Ji ber vê yekê divê em tenê bizanibin IDSS û Vp da ku taybetmendiya tevahî diyar bike. Pelên daneyên hilberîner bi gelemperî van her du pîvanan didin, ji ber vê yekê taybetmendiya veguhastinê dikare were çêkirin. Vp di pelê taybetmendiyê hilberîner de wekî tê nîşandan VGS (OFF). Têbînî ku iD têr dike, (ango, domdar dibe) wekî vDS Ji bo kanalek ji bo pêdivî ye ku voltage ji bo pêdivî ye. Ev dikare wek wekheviyek tê nîşandan vDS, rûnişt bo herkes curve, wek vê
(17)
As vGS bêtir eşkere dibe, pişk-ê li ser nirxên kêm kêm dibe vDS û saturation-ê niha biçûk dibe. Li herêmê karbidestî ji bo operasyonek rexne li jor û zelal a voltageê ya jor e. Li vê herêmê iD hûrgelî ye û nirxê wê girêdayî ye vGSLi gorî Equation (16) an taybetmendiya veguhastinê.
17 - Pîvanên veguherandina JFET Pirsgirêk
Transfer û iD-vDS Wateyên taybetmendî yên JFET, yên ku di 17-ê de têne nîşanî tên nîşandan, ji curiya peywendîdar ên ji bo BJT cuda ne. Wek curokên BJT dikare wekhevî ji bo pêngavên yekem ên di bingeha bingehîn de ji ber têkiliya lîberar di navbera iC û iB. JFET û MOSFET tune ye ku di bingeha bingeha bingehîn de ji ber şevên deriyê hejmar e. Ji ber vê yekê em mecbûr kirin ku malbata curiyê nîşan bide iD vs. vDS, û têkiliyên ne nelinear in.
Cûda duyemîn girêdayî sîteyê û rêjeya herêmî ya ommîkê ya girêdayî celebên taybetmendiyê ye. Bawer bikin ku di bikaranîna BJT de, em operasyonek nelinear ji hêla 5% ya nirxên dorpêç bikin vCE (ango, ya herêmê saturation). Em dibînin ku çarçoveyek ohmîk ji bo JFET fonksiyonê ya voltage-ê-ve-çavkan e. Heremê ohmîk e ku heta ku qeçika nêzîkî xiftanê dûr dikeve xelek e. Ev herêm tê gotin herêmê ohmê Ji ber ku gava di vê herêmê de têguhastin tête bikaranîn, ew wekî mîna reshekî ohmîk dike ku ji hêla nirxê hêja ji vGS. Her ku mezinahiya voltaja dergeh-çavkanî kêm dibe, firehiya herêma ohmîk zêde dibe. Em di heman demê de ji jimar 17 jî destnîşan dikin ku voltaja hilweşînê fonksiyonek voltaja dergeh-bi-çavkanî ye. Di rastiyê de, ji bo ku em zêdebûna sînyala xetemakî ya maqûl bi dest bixin, divê em tenê qismek ji van qurfên bi nisbeten piçûk bikar bînin - qada xebata xêzik li herêma çalak e.
As vDS ji sifir zêde dibe, qonaxek nişkek li ser her curve dibe ku derê ku dora niha gelek kêm dibe vDS berdewam dike. Di vê nirxê de voltage vekirina drain-to-source, pişk-xelet pêk tê. Bi nirxên pinch-ên di 17-ê de têne nîşankirin têne kirin û bi veguherîneke dashed ve girêdayî ye ku herêmê ohmîk ji herêmê çalak ve ve girêdayî ye. Dema vDS berdewam berdewam dike ku bêtir pişk-dûrtir dibe, xalek gihîştiye ku di navbera navbera dol û çavkaniyê de pir mezin dibe avalanche breakdown pêk tê. (Ev fenomenê jî di diodes û li BJTs de pêk tê). Li ser xalikê, iD bi zêdebûna zêdebûna zêdebûna bêtir zêde dibe vDS. Ev betal di dawiya dora dergehê-kanalê de pêk tê. Ji ber vê yekê, dema ku voltage, vDG, vakslêdanê ya bêtir zêde dike (BVGDS bo pn celeb), avalanche dibe [ji bo vGS = 0 V]. Di vê yekê de, iD-vDS taybetmendiyê xuya dike ku xuya dike ku li beşa rastê ya 17 nîşan bide.
Li herêmê di nav vakslêdanê û vala avalancheyê de tê gotin herêmê çalak, amplifier, operasyona operasyona herêmê, an herêmê xeletî. Navçeya ohmîk (berî pişk-dûr) bi gelemperî tê gotin navçeya sêyemîn, lê carinan carinan tê gotin herêmê kontrola voltage. JFET di herêmê ohmîk de tê operasyon kirin, her du ku gava pevçûnek pêdivî ye û li ser sepandinên guhartin.
Voltkirina dorpêçeyê fonksiyonek e vGS herweha vDS. Ji ber ku hejmariya dergehê û çavkaniyê di navbera hejmarê de (zêdebûna bêtir n-channel û ji bo erênîtir erênî p-channel), voltkirina betolê kêm dike (17 Xêrîn). Bi vGS = Vp, darê hêjayî ye (tenê ji bo leaksek biçûk a), û bi vGS = 0, dora niha niha saturates li ser nirxek,
(18)
IDSS e ji çavdêriya drain-a-çavkaniyê niha.
Di navbera qirêj û ziravê de, dara niha ve veguhestiye ye û nerazîbûna karûbarê nayê guhertin vDS. Piştî ku JFET di xala karûbarên pêdivî ya qeç-dûr de derbas dibe, nirxê iD dikare ji curvanên taybetmendî an ji jihevheqê wergirtin
(19)
Vebijareke rastîn ya vê wekheviyê (hesabê hûrgelê hûrgelê ya taybetmendî) tê wisa ye:
(20)
λ bi hev re ye λ ji bo MOSFET, û 1 /VA ji bo BJTs Ji wê virda λ piçûk e, em bawer dikin 
. Ev hêla faktorê duyem di hema dravaniyê de tête kirin û karanîna nêzîkbûnê ji bo biasing û navnîşên mezin nîşan bide.
Sûrpasyona drain-to-source niha, IDSS, fonksiyonê germê ye. Bandorên germê li ser Vp ne mezin in. Lebê, IDSS wekî zêdebûna hewa germ dike, ji bo 25% ji kêmahiya 100 kêm dibeo di germê de zêde dibe. Her weha guherînên mezin jî diqewiminin Vp û IDSS ji ber guherînên pîvana di pêvajoya hilberînê de. Ev dikare ji hêla Xendê 2N3822 ve girêdayî ye ku li herî zêde IDSS Mîr 10 e û herî kêm herî kêm 2 e.
Di vê beşê de deryayan û voltages ji bo pêşniyarkirî têne pêşkêş kirin nJFET. Nirx ji bo pJFET-yê ku ji bo wan tên dayîn in n-qenal.
3.3 JFET Modela Ac-Small-Signal
A modela piçûk-a JFET-ê ku ji bo MOSFET tête bikaranîna heman rêbazên jêrîn têne derxistin. Modela li ser Peywendiya Equation (20) ye. Ger em tenê tenê dibînin ac beşek ji voltages û avê, me hene
(21)
Parameters in Equation (21) ji hêla derveyî partiyayî têne dayîn,
(22)
Di modela 18 de nîşana nimûne nîşan dide. Têbigere ku modela modela berê ya MOSFET wek berê ve hatibû derxistin, lê ji bila nirxên wê gm û ro bikaranîna formulasên cuda têne hesibandin. Bi rastî jî formulas wekhev e Vp ji bo veguhertin VT.
Figureikil 18 - JFET modela ac nîşana piçûk
Ji bo ku ji bo JFET amplifier damezirandin, q-qaîdeyê dc Pêdiviyên heyî niha yan jî grafîk dikare bêne birînkirin an jî bi rêya bikaranîna sîteya tehlîkê tête kirin ku rêbazê pinch-off ji bo transistor. Ew dc Pêdivî ye ku li Q-xaçê ye ku di navbera 30% û 70% de tête bin IDSS. Ew li herêmê ya herî rêjeya qirêjên taybetmendiyê q-nîşan dide.
Têkiliya navbera iD û vGS dikare li ser xorta 20 nîşanî nîşanî li ser grafîkek bi rengek bêhêzî (ango, a normalized curve) tê kirin.
Axaftina vê grafîk e iD/IDSS û axa hêja ye vGS/Vp. Çarçoveya şewatê ye gm.
Pêvajoyek maqûl ji bo cîbicîkirina nirxa quiescent li nêzikî navenda herêma xebitandina xêzik ev e ku hilbijêrin û. Ji Figureikil 6.20 not bikin ku ev nêzîkê xala navîn a kurmê ye. Piştre, em hilbijêrin. Ev ji bo nirxek fireh dide vds ku di trêna pinch-away de transistor ve biparêzin.
20 -iD/IDSS beramber vGS/Vp
Em dikarin li qaçaxa qonaxa qirikê ya 20-an an jî bi karanîna Equation (22) bibînin. Heke em vê pêvajoyê bikar bînin, pîvanê veguherînan tête dayîn,
(23)
Bawer bikin ku ev nirxê gm li ser fikra ku girêdayî ye ID nîvê rûniştî ye IDSS û VGS . 0.3Vp. Ev nirxên bi gelemperî nirxên destpêkê nîşan dide ku ji bo nirxên borî yên JFET bikar bînin.