TRANZYSTORY POLOWE – JFET

1. TRANZYSTORY POLOWE – JFET unipolarne

2. 2 Tranzystory polowe Tranzystory polowe, nazywane również tranzystorami unipolarnymi, stanowią grupę kilku rodzajów elementów, które są sterowane polem elektrycznym co oznacza, że nie pobierają mocy na wejściu . W działaniu elementu udział bierze tylko jeden rodzaj nośników ładunku, stąd nazwa polowy (unipolarny).

3. 3 Tranzystory polowe, zwane w skrócie FET (ang. Field Effect Transistor), mają kanał typu P lub kanał typu N, który może być wzbogacony lub zubożony. W tranzystorach z kanałem typu N nośnikami prądu są elektrony, a w tranzystorach z kanałem typu P nośnikami prądu są dziury.

4. 4 W tranzystorach polowych między elektrodami płynie prąd nośników jednego rodzaju, prąd nośników większościowych. Wartość prądu przepływającego przez tranzystor polowy jest zależna od wartości napięcia przyłożonego między źródłem a drenem oraz od wartości rezystancji kanału.

5. 5 Tranzystorów polowe dzielimy na: • Tranzystory polowe złączowe – JFET (ang. Junction FET), • Tranzystory polowe z izolowaną bramką – IGFET lub MOSFET (ang. Insulated Gate FET lub Metal Oxide Semiconductor FET). • Tranzystory polowe cienkowarstwowe TFT (ang. Thin Film Transistor).

6. W tranzystorach polowych elektrody mają swoją nazwę i określony symbol: • Źródło (ang. Source), oznaczone literą S. Jest elektrodą z której wypływają nośniki ładunku do kanału. Prąd źródła oznacza się jako Is. • Dren (ang. Drain), oznaczone literą D. Jest elektrodą do której dochodzą nośniki ładunku. Prąd drenu – ID, napięcie dren-źródło – UDS. • Bramka (ang. Gate), oznaczone literą G. Jest elektrodą sterującą przepływem ładunków. Prąd bramki – IG, napięcie bramka-źródło – UGS.

7. 7 TRANZYSTORY POLOWE Działanie tranzystora polowego polega na sterowaniu przepływem prądu przez kanał za pomocą pola elektrycznego wytwarzanego przez napięcie doprowadzone do bramki. Ponieważ w tranzystorze polowym nie ma żadnych przewodzących złącz więc do bramki nie wpływa ani z niej nie wypływa żaden prąd i jest to chyba najważniejsza cecha tranzystorów polowych.

8. 8 Zasada działania tranzystora polowego W tranzystorze polowym JFET elektrody D (dren) i S (źródło) dołączone są do płytki półprzewodnika, a złącze pn występuje między tą płytką obszarem bramki G co pokazane jest na rys. Jednorodny obszar półprzewodnika występujący między drenem i źródłem stanowi kanał, przez który płynie prąd i którego rezystancję można zmieniać przez zmianę przekroju kanału.

9. 9 Zasada działania tranzystora polowego Zmianę przekroju kanału uzyskuje się przez rozszerzenie lub zwężenie warstwy zaporowej złącza pn, a więc przez zmianę napięcia UGS polaryzującego to złącze w kierunku zaporowym. Pod wpływem napięcia UGS polaryzującego zaporowo złącze pn, warstwa zaporowa rozszerzy się tak, jak to pokazane jest na rysunku przekrój kanału tym samym zmniejszy się, a jego rezystancja wzrośnie. Dalsze zwiększanie napięcia UGS w kierunku zaporowym spowoduje, że warstwy zaporowe połączą się i kanał zostanie zamknięty, a jego rezystancja będzie bardzo duża.

10. 10 Zasada działania tranzystora polowego Na rysunkach 1 i 2 przedstawiona jest sytuacja gdy doprowadzone jest napięcie UDS między dren i źródło, przy zachowaniu tego samego potencjału bramki i źródła. Jak widać na rys. 1 w pobliżu drenu warstwa zaporowa jest szersza niż w pobliżu źródła. Jest to spowodowane tym, że złącze pn wzdłuż kanału jest polaryzowane różnymi napięciami. Do stałego napięcia UGS dodaje się spadek napięcia występujący między danym punktem kanału a źródłem S. Dalszy wzrost napięcia UDS powoduje dalsze rozszerzanie warstwy zaporowej aż do zamknięcia kanału, co powoduje stan nasycenia.

11. 11 Symbole

12. Typowe parametry tranzystorów polowych