Transistors à effet de champ

Un transistor à effet de champ (FET) est un dispositif semi-conducteur à trois bornes. Son fonctionnement est basé sur une tension d'entrée contrôlée. En apparence, les transistors JFET et bipolaires sont très similaires. Cependant, BJT est un appareil contrôlé en courant et JFET est contrôlé par la tension d'entrée. Le plus souvent, deux types de FET sont disponibles.

  • Transistor à effet de champ de jonction (JFET)
  • FET à semi-conducteur à oxyde métallique (IGFET)

Transistor à effet de champ de jonction

Le fonctionnement du transistor à effet de champ de jonction dépend du flux des porteurs majoritaires (électrons ou trous) uniquement. Fondamentalement, les JFET consistent en unN tapez ou Pbarre de silicium de type contenant des jonctions PN sur les côtés. Voici quelques points importants à retenir sur le FET -

  • Gate- En utilisant la technique de diffusion ou d'alliage, les deux côtés de la barre de type N sont fortement dopés pour créer une jonction PN. Ces régions dopées sont appelées grille (G).

  • Source - C'est le point d'entrée des porteurs majoritaires par lequel ils entrent dans la barre semi-conductrice.

  • Drain - C'est le point de sortie des porteurs majoritaires par lequel ils quittent la barre semi-conductrice.

  • Channel - C'est la zone du matériau de type N à travers laquelle les porteurs majoritaires passent de la source au drain.

Il existe deux types de JFET couramment utilisés dans le domaine des dispositifs à semi-conducteurs: N-Channel JFET et P-Channel JFET.

JFET à canal N

Il présente une fine couche de matériau de type N formée sur un substrat de type P. La figure suivante montre la structure cristalline et le symbole schématique d'un JFET à canal N. Ensuite, la grille est formée au-dessus du canal N avec un matériau de type P. A l'extrémité du canal et de la grille, des fils conducteurs sont attachés et le substrat n'a pas de connexion.

Lorsqu'une source de tension continue est connectée à la source et aux fils de drain d'un JFET, le courant maximal circule dans le canal. La même quantité de courant circulera de la source et des bornes de drain. La quantité de courant du canal sera déterminée par la valeur de V DD et la résistance interne du canal.

Une valeur typique de la résistance source-drain d'un JFET est de quelques centaines d'ohms. Il est clair que même lorsque la porte est ouverte, une conduction de courant complète aura lieu dans le canal. Essentiellement, la quantité de tension de polarisation appliquée à l'ID contrôle le flux des porteurs de courant traversant le canal d'un JFET. Avec un petit changement de tension de grille, le JFET peut être contrôlé n'importe où entre l'état de conduction complète et l'état de coupure.

JFET à canal P

Il présente une fine couche de matériau de type P formée sur un substrat de type N. La figure suivante montre la structure cristalline et le symbole schématique d'un JFET à canal N. La grille est formée au-dessus du canal P avec un matériau de type N. À l'extrémité du canal et de la porte, des fils conducteurs sont attachés. Le reste des détails de construction sont similaires à ceux du JFET à canal N.

Normalement, pour un fonctionnement général, la borne de porte est rendue positive par rapport à la borne source. La taille de la couche d'appauvrissement de la jonction PN dépend des fluctuations des valeurs de tension de grille polarisée en inverse. Avec un petit changement de tension de grille, le JFET peut être contrôlé n'importe où entre l'état de conduction complète et l'état de coupure.

Caractéristiques de sortie de JFET

Les caractéristiques de sortie du JFET sont tirées entre le courant de drain (I D ) et la tension de source de drain (V DS ) à une tension de source de grille constante (V GS ) comme indiqué dans la figure suivante.

Initialement, le courant de drain (I D ) augmente rapidement avec la tension de drain source (V DS ), mais devient soudainement constant à une tension connue sous le nom de tension de pincement (V P ). Au-dessus de la tension de pincement, la largeur du canal devient si étroite qu'elle permet à un très petit courant de drain de le traverser. Par conséquent, le courant de drain (I D ) reste constant au-dessus de la tension de pincement.

Paramètres de JFET

Les principaux paramètres de JFET sont -

  • Résistance au drain AC (Rd)
  • Transconductance
  • Facteur d'amplification

AC drain resistance (Rd)- C'est le rapport entre la variation de la tension drain source (ΔV DS ) et la variation du courant drain (ΔI D ) à tension grille-source constante. Il peut être exprimé comme,

R d = (ΔV DS ) / (ΔI D ) à constante V GS

Transconductance (gfs) − It is the ratio of change in drain current (ΔID) to the change in gate source voltage (ΔVGS) at constant drain-source voltage. It can be expressed as,

gfs = (ΔID)/(ΔVGS) at constant VDS

Amplification Factor (u) − It is the ratio of change in drain-source voltage (ΔVDS) to the change in gate source voltage (ΔVGS) constant drain current (ΔID). It can be expressed as,

u = (ΔVDS)/(ΔVGS) at constant ID