Σε γενικές γραμμές, διαφορετικοί τύποι ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως τρανζίστορ, ολοκληρωμένα κυκλώματα , χρησιμοποιούνται μικροελεγκτές, μετασχηματιστές, ρυθμιστές, κινητήρες, συσκευές διασύνδεσης, μονάδες και βασικά εξαρτήματα (ανάλογα με τις απαιτήσεις) για το σχεδιασμό διαφορετικών έργων ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε για τη λειτουργία κάθε εξαρτήματος πριν το χρησιμοποιήσετε πρακτικά σε εφαρμογές κυκλώματος. Είναι πολύ δύσκολο να συζητήσουμε λεπτομερώς για όλα σημαντικά συστατικά της ηλεκτρονικής σε ένα μόνο άρθρο. Επομένως, ας συζητήσουμε λεπτομερώς σχετικά με το τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης, τα χαρακτηριστικά JFET και τη λειτουργία του. Αλλά, πρωτίστως πρέπει να γνωρίζουμε τι είναι τα τρανζίστορ εφέ πεδίου.
Τρανζίστορ εφέ πεδίου
Στα ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης, έγινε μια επαναστατική αλλαγή με την εφεύρεση του τρανζίστορ, και λαμβάνεται από την αντίσταση μεταφοράς λέξεων. Από το ίδιο το όνομα, μπορούμε να κατανοήσουμε τον τρόπο λειτουργίας του τρανζίστορ, δηλαδή την αντίσταση μεταφοράς. Τα τρανζίστορ ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους όπως a τρανζίστορ εφέ πεδίου , διπολικό τρανζίστορ σύνδεσης και ούτω καθεξής.
Τρανζίστορ εφέ πεδίου
Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET) συνήθως ορίζονται ως μονοπολικά τρανζίστορ επειδή αυτές οι λειτουργίες FET σχετίζονται με τον τύπο ενός φορέα. Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου κατηγοριοποιούνται σε διαφορετικούς τύπους όπως MOSFET, JFET, DGMOSFET, FREDFET, HIGFET, QFET και ούτω καθεξής. Όμως, μόνο οι MOSFET (Μεταλλικά Οξείδια Ημιαγωγών Field Effect Transistors) και JFETs (Junction Field Effect Transistors) χρησιμοποιούνται συνήθως στις περισσότερες από τις εφαρμογές. Έτσι, πριν συζητήσουμε λεπτομερώς για το τρανζίστορ εφέ πεδίου διασταύρωσης, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε τι είναι το JFET.
Τρανζίστορ εφέ πεδίου διασταύρωσης
Τρανζίστορ εφέ πεδίου διασταύρωσης
Όπως συζητήσαμε νωρίτερα, το τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης είναι ένας τύπος FET που χρησιμοποιείται ως διακόπτης που μπορεί να ελεγχθεί ηλεκτρικά. Μέσω του ενεργού καναλιού, η ηλεκτρική ενέργεια θα ρέει μεταξύ του ακροδέκτη πηγής και του τερματικού αποστράγγισης. Εάν ο ακροδέκτης της πύλης τροφοδοτείται με τάση αντίστροφης πόλωσης, τότε η ροή του ρεύματος θα απενεργοποιηθεί εντελώς και το κανάλι θα τεντωθεί. Το τρανζίστορ εφέ πεδίου διασταύρωσης ταξινομείται γενικά σε δύο τύπους με βάση τις πολικότητές τους και είναι:
- Τρανζίστορ εφέ πεδίου διασταύρωσης N-Channel
- Τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης P-Channel
Τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης N-Channel
N-Channel JFET
Το JFET στο οποίο τα ηλεκτρόνια αποτελούνται κυρίως ως φορέας φόρτισης ονομάζεται N-channel JFET. Επομένως, εάν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο, τότε μπορούμε να πούμε ότι η τρέχουσα ροή οφείλεται κυρίως στο κίνηση ηλεκτρονίων .
Τρανζίστορ εφέ πεδίου σύνδεσης καναλιού P
P-Channel JFET
Το JFET στο οποίο οι οπές αποτελούνται κυρίως ως φορέας φόρτισης ονομάζεται P-channel JFET. Επομένως, εάν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο, τότε μπορούμε να πούμε ότι η τρέχουσα ροή οφείλεται κυρίως στις τρύπες.
Εργασία του JFET
Η λειτουργία του JFET μπορεί να μελετηθεί ξεχωριστά τόσο για το κανάλι Ν όσο και για το κανάλι Ρ.
Λειτουργία N-Channel του JFET
Η λειτουργία του JFET μπορεί να εξηγηθεί συζητώντας για το πώς να ενεργοποιήσετε το N-channel JFET και πώς να απενεργοποιήσετε το N-channel JFET. Για την ενεργοποίηση ενός καναλιού N-JFET, πρέπει να εφαρμοστεί θετική τάση VDD στον ακροδέκτη αποστράγγισης του τρανζίστορ w.r.t (σε σχέση με) τον ακροδέκτη πηγής έτσι ώστε ο ακροδέκτης αποστράγγισης να είναι κατάλληλα πιο θετικός από τον ακροδέκτη πηγής. Επομένως, η ροή ρεύματος επιτρέπεται μέσω του καναλιού αποστράγγισης προς πηγή. Εάν η τάση στον ακροδέκτη πύλης, το VGG είναι 0V, τότε θα υπάρχει μέγιστο ρεύμα στον ακροδέκτη αποστράγγισης και το N-channel JFET λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση ON.
Λειτουργία N-Channel του JFET
Για να απενεργοποιήσετε το κανάλι N-JFET, η θετική τάση πόλωσης μπορεί να απενεργοποιηθεί ή μια αρνητική τάση μπορεί να εφαρμοστεί στο τερματικό πύλης. Έτσι, αλλάζοντας την πολικότητα της τάσης πύλης, το ρεύμα αποστράγγισης μπορεί να μειωθεί και στη συνέχεια το κανάλι N-JFET λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση OFF.
Λειτουργία P-Channel του JFET
Για την ενεργοποίηση του καναλιού P JFET, μπορεί να εφαρμοστεί αρνητική τάση στον ακροδέκτη αποστράγγισης του ακροδέκτη πηγής τρανζίστορ, έτσι ώστε ο ακροδέκτης αποστράγγισης να είναι κατάλληλα πιο αρνητικός από τον ακροδέκτη πηγής. Έτσι, η τρέχουσα ροή επιτρέπεται μέσω του καναλιού αποστράγγισης προς πηγή. Εάν το τάση στον ακροδέκτη πύλης , Το VGG είναι 0V, τότε θα υπάρχει μέγιστο ρεύμα στον ακροδέκτη αποστράγγισης και το κανάλι P JFET λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση ON.
Λειτουργία P-Channel του JFET
Για απενεργοποίηση του καναλιού P JFET, η αρνητική τάση πόλωσης μπορεί να απενεργοποιηθεί ή μπορεί να εφαρμοστεί θετική τάση στον ακροδέκτη πύλης. Εάν ο ακροδέκτης της πύλης έχει θετική τάση, τότε τα ρεύματα αποστράγγισης αρχίζουν να μειώνονται (μέχρι την διακοπή) και έτσι το κανάλι P JFET λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση OFF.
Χαρακτηριστικά JFET
Τα χαρακτηριστικά του JFET μπορούν να μελετηθούν τόσο για το κανάλι Ν όσο και για το κανάλι Ρ όπως συζητείται παρακάτω:
Χαρακτηριστικά N-Channel JFET
Τα χαρακτηριστικά N-channel JFET ή η καμπύλη αγωγιμότητας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα που απεικονίζεται μεταξύ του ρεύματος αποστράγγισης και της τάσης πηγής πύλης. Υπάρχουν πολλές περιοχές στην καμπύλη αγωγιμότητας και είναι περιοχές ωμικής, κορεσμού, αποκοπής και κατανομής.
Χαρακτηριστικά N-Channel JFET
Ωμική περιοχή
Η μόνη περιοχή στην οποία η καμπύλη αγωγιμότητας εμφανίζει γραμμική απόκριση και το ρεύμα αποστράγγισης αντιτίθεται από την αντίσταση τρανζίστορ JFET ονομάζεται περιοχή Ohmic.
Περιοχή κορεσμού
Στην περιοχή κορεσμού, το τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης Ν-καναλιού βρίσκεται σε κατάσταση ΟΝ και ενεργό, καθώς το μέγιστο ρεύμα ρέει λόγω της εφαρμοζόμενης τάσης πηγής πύλης.
Περιοχή Cutoff
Σε αυτήν την περιοχή αποκοπής, δεν θα ρέει ρεύμα αποστράγγισης και έτσι, το κανάλι N-JFET είναι σε κατάσταση OFF.
Περιοχή κατανομής
Εάν η τάση VDD που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη αποστράγγισης υπερβαίνει τη μέγιστη απαραίτητη τάση, τότε το τρανζίστορ δεν αντιστέκεται στο ρεύμα και έτσι, το ρεύμα ρέει από τον ακροδέκτη αποστράγγισης στον ακροδέκτη πηγής. Ως εκ τούτου, το τρανζίστορ εισέρχεται στην περιοχή κατανομής.
Χαρακτηριστικά P-Channel JFET
Τα χαρακτηριστικά του καναλιού P JFET ή η καμπύλη αγωγιμότητας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα που απεικονίζεται μεταξύ του ρεύματος αποστράγγισης και της τάσης πηγής πύλης. Υπάρχουν πολλές περιοχές στην καμπύλη αγωγιμότητας και είναι περιοχές ωμικής, κορεσμού, αποκοπής και κατανομής.
Χαρακτηριστικά P-Channel JFET
Ωμική περιοχή
Η μόνη περιοχή στην οποία η καμπύλη αγωγιμότητας εμφανίζει γραμμική απόκριση και το ρεύμα αποστράγγισης αντιτίθεται από την αντίσταση τρανζίστορ JFET ονομάζεται περιοχή Ohmic.
Περιοχή κορεσμού
Στην περιοχή κορεσμού, το τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης Ν-καναλιού βρίσκεται σε κατάσταση ΟΝ και ενεργό, καθώς το μέγιστο ρεύμα ρέει λόγω της εφαρμοζόμενης τάσης πηγής πύλης.
Περιοχή Cutoff
Σε αυτήν την περιοχή αποκοπής, δεν θα ρέει ρεύμα αποστράγγισης και έτσι, το κανάλι N-JFET είναι σε κατάσταση OFF.
Περιοχή κατανομής
Εάν η τάση VDD που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη αποστράγγισης υπερβαίνει τη μέγιστη απαραίτητη τάση, τότε το τρανζίστορ δεν αντιστέκεται στο ρεύμα και έτσι, το ρεύμα θα ρέει από τον ακροδέκτη αποστράγγισης στον ακροδέκτη πηγής. Ως εκ τούτου, το τρανζίστορ εισέρχεται στην περιοχή κατανομής.
Θέλετε να μάθετε τις πρακτικές εφαρμογές του τρανζίστορ εφέ πεδίου διασταύρωσης στο σχεδιασμό έργα ηλεκτρονικής ; Στη συνέχεια, δημοσιεύστε τα σχόλιά σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων για περαιτέρω τεχνική βοήθεια.
