¿Qué es JFET? | Es principio de funcionamiento | Funciones importantes | Aplicaciones

CONTENIDO

  • ¿Qué es JFET?
  • Tipos de JFET
  • Características de JFET
  • BJT vs FET
  • JFET frente a MOSFET
  • Aplicaciones propietarias
  • Ventajas desventajas

En este artículo, aprenderemos sobre el transistor de efecto de campo o FET en detalle y uno de sus tipos importantes, a saber, el transistor de efecto de campo de unión (JFET) en detalle.

¿Qué es un transistor de efecto de campo?

Definición de FET:

Transistor de efecto de campo (FET):

En un transistor de efecto de campo, solo se usa un campo eléctrico para controlar el flujo de corriente. Los FET son transistores unipolares. El transistor de efecto de campo (FET) tiene tres terminales, que son fuente, drenaje y puerta.

Tipos de transistores de efecto de campo (FET)

Hay dos tipos principales de transistor de efecto de campo,

  1. Transistor de efecto de campo de unión (JFET)
  2. Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET) o transistor de efecto de campo de puerta aislada o IGFET).

Características del transistor de efecto de campo (FET)

  • Unipolar - En el transistor de efecto de campo, la conducción se realiza mediante un agujero o un electrón.
  • Impedancia de entrada alta - el transistor de efecto de campo tiene una alta impedancia de entrada ya que la corriente de entrada en FET ha volado solo debido a la polarización inversa.
  • impedancia de salida - La impedancia de salida de FET es muy pequeña.
  • Devic controlado por voltajee - El transistor de efecto de campo se denomina dispositivo controlado por voltaje ya que su voltaje de salida está controlado solo por el voltaje de entrada de la puerta. 
  • El ruido es bajo - El ruido del transistor de efecto de campo es más bajo que en BJT como en FET, no hay uniones presentes en la ruta de conducción.
  • Ganancia - La La ganancia se caracteriza como transconductancia en transistor de efecto de campo.

¿Qué es un transistor de efecto de campo de unión (JFET)?

JFET es uno de los tipos más simples de transistor de efecto de campo que tiene tres semiconductores terminales.

A diferencia de los transistores PNP y NPN, los tres terminales de un transistor de efecto de campo de unión son,

  1. Source
  2. Puerta
  3. Drenar

¿Cómo funciona un transistor de efecto de campo de unión (JFET)?

JFET es un dispositivo controlado por voltaje, ya que se controla mediante el uso de un voltaje de polarización inversa al terminal de la puerta. El canal se drena y la corriente eléctrica se apaga. Por lo general, se dice que un transistor de efecto de campo de unión está encendido cuando no hay voltaje entre la puerta y el pin de la fuente.

El transistor de efecto de campo de unión (JFET) suele ser de dos tipos, ya que se utiliza un canal de tipo n o tipo p según el funcionamiento. En el tipo n, cuando la fuente de voltaje está conectada a la puerta es -ve con respecto a la fuente, la corriente disminuye. En consecuencia, cuando un JFET tiene un canal tipo p, si se aplica un voltaje positivo a la puerta con respecto a la fuente, la corriente se reduce.

Símbolo de un transistor de efecto de campo de unión (JFET):

Símbolo de un JFET
Symbol of a JFET

JFET de canal N y canal P

Capas típicas de JFET de canal P

Operación del transistor de efecto de campo de unión (JFET):

Con VGS= 0; voltaje aplicado VDS hace que pase una corriente desde el drenaje hasta los terminales de la fuente.

Si se aplica una puerta negativa a voltaje de fuente, la capa de agotamiento de la unión del canal de la puerta se ensancha y el canal se estrecha. Por lo tanto, la resistencia del canal aumenta y yod disminuye para un valor dado de VDS. Debido al pequeño valor de VDS, la capa de agotamiento es uniforme y el dispositivo actúa como una resistencia variable de voltaje. Como valor de VGS aumenta en dirección negativa, la capa de agotamiento se ensancha hasta ocupar todo el canal. Este valor de VGS se llama tensión de pellizco (VP).

Como VDS aparece a lo largo de la longitud del canal, el voltaje aumenta a lo largo del canal desde la fuente hasta el drenaje. Como resultado, la capa de agotamiento se vuelve no uniforme. El sesgo inverso varía a lo largo de la longitud del canal y es más alto en el extremo del drenaje y la capa de agotamiento es más ancha en el extremo del drenaje. Por tanto, la resistencia del canal varía a lo largo del canal y la curva característica se vuelve no lineal.

Parámetros JFET:

Transconductancia (gm)

Mientras tanto, el transistor de efecto de campo de unión es una fuente de corriente controlada por voltaje, la ganancia es el cambio en la corriente de drenaje dividido por el cambio en el voltaje de la puerta. Esto se denomina ganancia de transconductancia (abreviado como gm) del JFET

Transductancia es la relación de cambio en la corriente de drenaje (δID) para cambiar el voltaje de la puerta a la fuente (δVGS) con un drenaje constante al voltaje de la fuente (VDS = Constante). Entonces gm es fundamentalmente la pendiente de cambio de ID y con respecto al cambio en VGS con constante VDS. Está dado por,

Este valor es máximo en cero la puerta a la fuente de voltaje (VGS = 0). El valor máximo (gmo) se especifica en la hoja de datos del Transistor de efecto de campo de unión (JFET). . Suele estar presente en las unidades de conductancia en particular por unidad Siemens. Para FET, los valores estándar de transconductancia (gm) están en el rango de uno a treinta mili siemens.

Resistencia al drenaje de CA, ( r)

Es la resistencia entre los terminales de drenaje y de fuente, cuando el transistor de efecto de campo de unión está funcionando en la región de pellizco. Se explica como la relación de (ΔVDS), la variación en el voltaje de drenaje-fuente a la variación en la corriente de drenaje (ΔID) a V constanteGS - el voltaje puerta-fuente. Entonces se puede escribir como

Factor de amplificación (µ)

El factor de amplificación de un transistor de efecto de campo de unión especifica cuánto más controla el voltaje de la puerta (VGS) tiene sobre el voltaje de drenaje (VDS) Por ejemplo, si µ de un JFET es 30, significa que VGS es 30 veces más eficaz.

µ = rd xgm

Características I – V y gráfico de salida de un JFET de canal n

Crédito de la imagen: JFET_n-channel.svgPhirosiberia obra derivada: Phirosiberia (hablar), JFET n-channel esCC BY-SA 3.0

Las cuatro regiones diferentes de funcionamiento de un transistor de efecto de campo de unión se explican a continuación:

Región óhmica

Si el voltaje de la puerta es cero (VGS = 0), entonces la capa de agotamiento es mínima y el transistor de efecto de campo de unión funciona como una resistencia controlada por voltaje.

Región de corte

Durante la región de corte, VGS - el voltaje de la puerta es suficiente para hacer que el transistor de efecto de campo de unión actúe como un circuito abierto ya que la resistencia del canal es máxima. La región de corte a veces también se denomina región de pellizco.

Saturación o región activa 

Durante la región de saturación, el transistor de efecto de campo de unión actúa como un buen conductor y está controlado por VGS- el voltaje Gate-Source. Mientras que durante ese período el drenaje a la fuente de voltaje, (VDS) tiene poca o insignificante influencia.

Región de avería 

En la región de avería, la VDS - el voltaje entre el drenaje y la fuente debe ser lo suficientemente alto como para que los transistores de efecto de campo de unión actúen como un pasaje resistivo para romperse y permitir una corriente incontrolada.

Ventajas de JFET:

  • Impedancia de entrada alta
  • Ruido bajo
  • Talla pequeña
  • Respuesta de alta frecuencia

Desventajas de JFET:

  • El transistor de efecto de campo de unión (JFET) tiene un producto de ancho de banda de pequeña ganancia
  • Tiene más vulnerabilidad a los daños durante la manipulación y el mantenimiento.

Aplicaciones de JFET:

  • JFET se utiliza como interruptor
  • El transistor de efecto de campo de unión se utiliza como amplificador.
  • Se puede utilizar como búfer
  • El transistor de efecto de campo de unión (JFET) se utiliza en circuitos electrónicos digitales debido a su tamaño y aplicabilidad.
Toshiba K170
Crédito de la imagen:Euler666Encapsulado JFETCC BY-SA 3.0

Indique la diferencia entre el transistor de unión bipolar y el transistor de efecto de campo de unión:

BJT vs FET:

 BJTFET
PolaridadDispositivo bipolarDispositivo unipolar
Tipos de transportistaLos electrones y los agujeros son dos tipos de portadores.Aquí se requieren electrones o huecos.
Proceso de movimiento El movimiento del portador se realiza mediante un proceso de difusión.El movimiento de los transportistas se realiza por deriva.
Velocidad de conmutaciónLa velocidad de conmutación de BJT es comparativamente más rápida.La velocidad de conmutación es comparativamente más lenta.
Dependencia de la temperaturaMenos estable a la temperaturaMás estable a la temperatura
ruidoNivel de ruido más altoNivel de ruido menor
TamañoComparativamente más grandeComparativamente más pequeño, usado en IC.
PrecioComparativamente más baratoComparativamente caro
Parámetro de controlDispositivo de control de corrienteDispositivo de control de voltaje.
Impedancia de entradaImpedancia de entrada bajaImpedancia de entrada alta (del orden de 1010 ohms)
GananciaCaracterizado por ganancia de voltajeTransconductancia caracterizada

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Acerca de Soumali Bhattacharya

Actualmente me dedico al campo de la Electrónica y la comunicación.
Mis artículos se centran en las principales áreas de la electrónica básica en un enfoque muy simple pero informativo.
Soy un aprendiz vivo y trato de mantenerme actualizado con las últimas tecnologías en el campo de los dominios de Electrónica.

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