Der Feldeffekttransistor

die Feldeffekttransistor ist ein Halbleiterbauelement unipolar mit drei Anschlüssen, die mit denen ihrer Gegenstücke sehr ähnliche Eigenschaften hat Bipolartransistoren. beispielsweise, hohe Effizienz, Instant-Betrieb, robust und wirtschaftlich und kann in den meisten Anwendungen von elektronischen Schaltungen verwendet werden, um ihre Vettern zu ersetzen BJT.

Der Feldeffekttransistor kann viel kleiner als ein BJT-Transistor äquivalent gemacht werden, und, zusammen mit ihrem niedrigen Stromverbrauch und minimaler Verlustleistung, machen sie ideal für den Einsatz in integrierten Schaltungen, wie beispielsweise CMOS Bereich der digitalen Logikchips.

Wir wissen, dass es zwei Arten von bipolaren Transistoren, NPN e PNP, sie beschreiben grundsätzlich die physikalische Anordnung der Dotierung von p-Typ oder N, die sie charakterisieren. Dies gilt auch FET gibt es zwei grundlegende Klassifizierungen für Feldeffekttransistor, FET nennt N-Kanal- und P-Kanal-FET.

Der Feldeffekttransistor ist eine Vorrichtung mit drei Anschlüssen ohne PN-Übergänge innerhalb des Weges des Hauptstroms zwischen den Drain-Anschlüssen und Source-konstruiert. Diese Anschlüsse entsprechen jeweils den Kollektor und den Emitter des Bipolartransistors. Der Weg des Stroms zwischen diesen beiden Klemmen aufgerufen “Kanal” die durch ein P-Typ-Halbleitermaterial oder N-Typen gebildet werden,.

Die Steuerung des Stroms in diesem Kanal fließt, durch Variieren der Spannung an das Gate angelegt erhaltenen. Wie ihr Name schon sagt, Bipolar-Transistoren sind Vorrichtungen, “zweipolig” weil sie mit beiden Typen von Ladungsträgern arbeiten, Löcher und Elektronen. Der Feldeffekttransistor, auf der anderen Seite, Es ist ein Gerät “unipolar” das hängt nur von der Elektronenleitung (Kanal N) eine Lücke (P-Kanal).

die DONE Es hat einen Vorteil gegenüber seinen Vettern Standard BJT, da die Eingangsimpedanz (auch) Es ist sehr hoch (Tausende von Ohm und darüber hinaus), während der BJT ist relativ gering. Diese hohe Eingangsimpedanz macht sie zu Eingangsspannungssignalen sehr empfindlich, aber der Preis für diese hohe Empfindlichkeit bedeutet auch, können sie leicht durch statische beschädigt werden.

Es gibt zwei Familien von Feldeffekttransistoren, der Feldeffekttransistor in Kreuzung die JFET und Transistor mit dem Gate des Feldeffekt isoliert die IGFET, besser bekannt als Feldeffekttransistor-Halbleiter Metalloxid die MOSFET.

Der Transistor Junction-Feldeffekt

Wir wissen, dass ein BJT konstruiert ist unter Verwendung von zwei PN-Übergängen in dem Weg des Hauptstroms zwischen dem Emitteranschluß und dem Kollektor. die Transistoren Junction-Feldeffekt (JUGFET ein JFET) Es hat keine PN-Übergänge, sondern hat stattdessen ein schmales Stück aus Halbleitermaterial, das einen hohen spezifischen Widerstand bildet “Kanal” N-Typ oder P-Typ-Rutsche für die Majoritätsladungsträger mit zwei Verbindungen an den beiden Enden wurden jeweils genannt Ablassen e Quelle.

Das N-Kanal-JFET hat eine höhere Kanalleitfähigkeit (geringerer Widerstand) im Vergleich zu ihren Arten von P äquivalentem Channels, da die Elektronen haben eine höhere Mobilität durch einen Leiter mit Bezug auf die Lücken. Dies macht die N-Kanal JFET eine effizientere Leiter als die P-Kanal-Pendants.

Innerhalb dieses Kanals befindet sich eine dritte elektrische Verbindung, die der Gate-Anschluss nennen ist es bildet einen PN-Übergang mit dem Hauptkanal.

Vergleich der Verbindungen zwischen einem JFET und BJT

Grundstruktur für beide Konfigurationen JFET.

die “Kanal” Halbleiter Transistorübergang-Feldeffekt ein resistiver Weg, durch den eine Spannung VDS Es macht einen Stromfluss ICH WÜRDE und daher kann der JFET Strom leiten gleich gut in beiden Richtungen. Da der Kanal resistiven Natur, ein Spannungsgradient wird dann mit der sich entlang der Länge des Kanals ausgebildet diese Spannung weniger positiv wird, wie wir aus dem Drain-Anschluss mit dem Source-Anschluß gehen.

Das Ergebnis ist, dass der PN-Übergang hat daher eine hohe Sperrvorspannung an dem D-Anschluss und eine untere Sperrvorspannung an der Klemme S. Diese Verzerrung bewirkt, daß die Bildung eines “Sperrschicht” innerhalb des Kanals, und die Breite davon steigt mit der Bias.

Die Größe des Stroms, der durch den Kanal zwischen dem Drain- und Source-Anschlüssen fließt, wird durch eine Spannung an den Gateanschluss angelegt wird, gesteuert, dass umgekehrt polarisiert. In einem N-Kanal-JFET auf diese Gate-Spannung negativ ist, während für ein P-Kanal-JFET der Gate-Spannung positiv ist,.

Der Hauptunterschied zwischen einem JFET und BJT-Gerät ist, dass, wenn der Übergang in Sperrichtung vorgespannt JFET, der Gate-Strom ist praktisch gleich Null, während der Strom der BJT Basis ist immer einen Wert größer als Null ist.

Vorbelastungs eines N-Kanal-JFET N

Das Querschnittsdiagramm oben zeigt ein N-Kanal-Typ-Halbleiter mit einem Bereich der P-Gate-Typ des in dem N-Kanal-Typ-diffundierten genannt, die einen PN-Übergang bildet, ist invers polarisierte, und es ist das, dass die Verbindungsstelle bildet Verarmungsregion um den Bereich des Tores, wenn externe Spannungen nicht angelegt werden. Der JFET wird daher als Verarmungsvorrichtungen bekannt.

Dieser Verarmungsbereich erzeugt einen Gradienten, der um den PN-Übergang variabler Dicke ist, und begrenzt den Stromfluss durch den Kanal seine effektive Breite zu verringern und dadurch die Gesamtfestigkeit des gleichen Kanals zu erhöhen.

So können wir sehen, dass die meisten verarmten Teil des Verarmungsgebiets liegt zwischen Gate und Drain, während der Bereich zwischen Gate und Source ist nicht geleert. Somit führt der JFET-Kanal mit Null Vorspannung angelegt (das heißt, der Verarmungsbereich eine Breite nahe Null).

Keine externe Spannung des Gates (VG = 0) und eine kleine Spannung (VDS) zwischen G und S angewendet, der maximale Sättigungsstrom (IDSS) Es wird nur die Übergänge begrenzt durch den Kanal fließen, durch den kleinen Bereich der Entleerung der Umgebung.

Wenn eine kleine negative Spannung (-VGS) Es ist nun an das Gate, die Größe der Verarmungsregion beginnt zu erhöhen, während den gesamten effektiven Bereich des Kanals zu verringern und dadurch den Strom zu reduzieren fließenden . dann, eine Sperrvorspannung Anwendung erhöht die Breite des Verarmungsbereichs, der wiederum die Leitung des Kanals reduziert.

Da der PN-Übergang umgekehrt vorgespannt, wenig Strom in gate.Dato Verbindung, die die Gatespannung fließt (-VGS) Es wird mehr negativ gemacht, die Kanalbreite verringert, bis er mehr Strom zwischen Drain und Source und dem FET fließt gesagt wird, “abknipsen” (ähnlich den Sperrbereich für ein BJT). Die Spannung, bei der der Kanal geschlossen ist, wird aufgerufen, “Abschaltspannung” (VP).

JFET-Kanal Prise aus

In diesem Abschnürbereich der Gate-Spannung VGS steuert den Kanalstrom und VDS hat wenig oder keine Wirkung.

Das Ergebnis ist, dass der FET mehr verhält sich wie ein spannungsgesteuerter Widerstand, der Widerstand von Null aufweist, wenn VGS = 0 und maximaler Widerstand “AUF” (RDS) wenn die Gate-Spannung ist sehr negativ. Unter normalen Betriebsbedingungen, das Gate-JFET immer negativ in Bezug auf die Quelle ausgerichtet. Es ist wichtig, dass die Gate-Spannung nie positiv ist, denn wenn es der aktuelle Kanal geschieht zum Tor fließen die JFET beschädigen.

die Transistorübergang-Feldeffekt P-Kanal arbeitet genau wie der N-Kanal oberhalb, mit invertierter Polarisation.

Die Ausgangskennlinien eines N-Kanal-JFET N:

Da ein JFET ist eine spannungsgesteuerte Vorrichtung, “fließt kein Strom in den Gate-!”.

Das Beispiel der Kennlinien oben gezeigt zeigt die vier verschiedenen Betriebsbereiche für einen JFET und diese sind gegeben als:

• ohmsche Region – Wenn VGS = 0 die Kanalverarmungsschicht ist sehr klein und die JFET wirkt als ein spannungsgesteuerter Widerstand.

• Unterbrechung Region – das JFET wirkt als eine offene Schaltung, da der Widerstand des Kanals an seinem Maximum ist.

• Sättigung oder aktiver Bereich- Der JFET wird ein guter Leiter und wird durch VGS Spannung, während die Spannung VDS wenig oder keine Wirkung kontrolliert.

• Durchbruchsbereich – Der VDS ist hoch genug, um die Unterbrechung des resistiven Kanal des JFET und Überschreiten des maximalen unkontrollierter Strom zu verursachen.

Die Kennlinien für einen Transistorkanal Sperrschicht- Feldeffekt P sind dieselben wie die vorherigen, außer, dass die Spannungen entgegengesetzte Vorzeichen.

der Widerstand des Kanals gegeben ist als:

Widerstand der Drain-Source-Kanal.

Taube: gm ist die “Verstärkung Steilheit” da das JFET ist eine spannungsgesteuerte Vorrichtung und stellt die Stromrate bezüglich der Änderung in der Drain-Gate-Source-Spannung zu ändern,.

Modus-FET

Da der Bipolarübergangstransistor, der Feldeffekttransistor ein Drei-Anschluß-Vorrichtung ist in der Lage, drei verschiedene Betriebsarten und kann daher auf der Innenseite einer Schaltung in einer der folgenden Konfigurationen verbunden werden.

Common Configuration Quelle (CS)

In der Konfiguration Gemeinsame Quelle (In ähnlicher gemeinsamen Emitter), der Eingang wird an das Gate angelegt, und sein Ausgangssignal wird, wie gezeigt Ablass genommen. Dies ist die häufigste Betriebsart des FET aufgrund seiner hochen Eingangsimpedanz und ein guten Verstärkung der Spannung und als solche Verstärker Common Source sind weit verbreitet.

Dieser Modus wird in der Regel Audiofrequenzverstärker und Vorverstärker und Stadien hohe Eingangsimpedanz verwendet,. Wobei eine Verstärkerschaltung, das Ausgangssignal ist, “außer Phase” mit dem Eingang.

Gemeinsame Gate-Konfiguration (CG)

In der Konfiguration gemeinsames Tor (ähnlich die gemeinsamen Basis), Die Eingabe erfolgt in S angelegt, und sein Ausgang wird in D mit dem Gate direkt mit Masse verbunden genommen (0v) wie gezeigt. Der hochohmige Eingang der vorherigen Verbindung ist in dieser Konfiguration, da der gemeinsam Port verloren hat niedrige Eingangsimpedanz, aber ein hoher Impedanz Ausgang.

Diese Art von FET-Konfiguration wird in Hochfrequenzschaltungen oder Impedanzanpassungsschaltungen, wenn niedrige Eingangsimpedanz verwendet, um eine Impedanz von hohen Leistung angepasst werden muß. Der Ausgang ist “in-fase” con l'Eingangs.

Gemeinsame Drain-Konfiguration (CD)

In der Konfiguration gemeinsamer Drain (ähnlich dem gemeinsamen collectore), der Eingang wird an das Gate angelegt, und sein Ausgang wird von S genommen. Die gemeinsame Drain-Konfiguration oder “Source-Folger” Es hat eine Impedanz von hohen Eingangsimpedanz und niedriger Ausgangsleistung und eine nahezu einheitlichen Spannungsverstärkung, Es wird dann in Pufferverstärker verwendet. Die Spannung der Konfiguration der Source-Folger-Verstärkung ist kleiner als Eins und das Ausgangssignal ist, “in-fase” mit dem Eingangssignal. Das Ausgangssignal ist in Phase mit dem Eingang.

Der JFET-Verstärker

So wie der Bipolarübergangstransistor, kann das JFET verwendet werden, Klasse A Verstärkerschaltungen einstufige JFET mit dem Source-Verstärker und die Eigenschaften sind sehr ähnlich zu dem gemeinsamen Emitterkreis BJT zu realisieren. Der Hauptvorteil, dass die JFET-Verstärker auf BJT Verstärkern haben, ist ihre hohe Eingangsimpedanz, die durch R1 und R2, die durch das Widerstandsnetzwerk von der Gate-Vorspannung gesteuert wird, wie gezeigt,.

JFET-Verstärker

Diese Verstärkerschaltung gemeinsam Source (CS) Es ist vorgespannt, im Unterricht zu arbeiten “EIN” von der Netzspannung durch die Widerstände R1 und R2 gebildeten Teilers. Die Spannung über den Widerstand RS wird im Allgemeinen auf etwa ein Viertel diVDD, (VDD / 4) sondern kann jeden beliebigen Wert annehmen.

Die Gate-Spannung erforderlich ist, kann dann von diesem Wert ausgehend RS berechnet werden. Da der Gate-Strom Null ist, (IG = 0), ist es möglich, den Rest Gleichspannung durch die richtige Wahl der Widerstände R1 und R2 gesetzt werden müssen .

Damit lasse ich für den Moment auch nicht um den Artikel zu strecken, so bald wie möglich spricht diffus von isoliertem Gate FET dadurch vervollständigt dieses Thema.

Amilcare Grüße