Устройство и основные характеристики JFET транзисторов

 

Полевые транзисторы с управляющими p-n переходами (JFET – Junction Field Effect Transistor), в которых изоляция канала от источника управляющего напряжения обеспечивается обратно смещенным p-n переходом (Вспомним, что ширина такого перехода увеличивается с повышением обратного напряжения. А это значит, что при определенном значении U_обр канал может быть полностью перекрыт и ток стока станет практически равным 0!!). Ток в канале проводимости регулируется потенциалом управления (входным сигналом), создающим вблизи этого канала электрическое поле, изменяющееся при изменении этого сигнала. При этом уровень тока в канале ограничивается пространственным зарядом, образующимся в области инжекции носителей. Поэтому униполярные транзисторы являются по своему принципу действия аналогами электронных ламп. На рис. 3.3 приведены УГО n и p-канальных полевых транзисторов

 

 

Рисунок 3.3. Условные графические обозначения n и p-канальных полевых транзисторов

 

Устройство JFET-транзистора приведено на рис.3.4. При этом в кристалле полупроводника созданы области с различным типом проводимости.

 

Рисунок 3.2. Устройство JFET-транзистора

 

Ток в канале проводимости n (где носителями заряда, как известно, являются электроны) регулируется потенциалом затвора: при подаче отрицательного запирающего напряжения на затвор относительно истока, ток в промежутке И→С уменьшается (канал проводимости обедняется носителями, тоесть переход расширяется) вплоть до полной отсечки тока в канале (при встроенном канале, в который области стока и истока высоколегированны!!).

 

Рассмотрим некоторые характеристики транзисторов с управляющими p-n переходами (рис. 3. ):

 

1. Входные (Стоко-затворные) характеристики n-канальных JFET-транзисторов

 

 

 

(3.2)

E_зи0 – напряжение отсечки тока стока.

Рис. 3. . Входные характеристики n-канальных JFET-транзисторов

 

 

2. Выходные (стоковые ) характеристикиn-канальных JFET-транзисторов

 

(3.3)

Рис. 3. . Выходные характеристики n-канальных JFET-транзисторов

В области нарастания канал ведет себя как резистор, управляющий напряжением U_зи.

В пологой области (область насыщения) J_c практически не зависит от U_c, что обеспечивает усиление входного сигнала.

 

 

У p-канальных JFET-транзисторов зависимость обратная (рис. 3. )

 

Рис. 3. . Входные и выходные характеристики p-канальных JFET-

транзисторов

 

 

3. Основные параметры n-канальных JFET-транзисторов

Рассмотрим основные параметры таких транзисторов:

1) Крутизна характеристик (сток-исток):

_{. (3.4)}

U_cu=const

 

2) Внутреннее сопротивление переменному току(дифференциальное):

 

[Ом]. (3.5)

U_cu=const U_зu=const

3) Статический коэффициент усиления:

 

=S*R_i (3.6)

J_c=const

В табл. 3.1 приведены обозначения (УГО) различных типов транзисторов и упрощенные входные (передаточные) и выходные характеристики, а на рис.3.8 обобщенная эквивалентная схема полевого транзистора на переменном токе из которой видно, что он действительно имеет практически чисто емкостной вход.

 

Рис. 3.8. Обобщенная эквивалентная схема полевого транзистора на переменном токе