De Junction Field-effect Transistor (JFET) als switch

Net als zijn bipolaire neef, kan de veldeffecttransistor worden gebruikt als een aan/uit-schakelaar die de elektrische stroom naar een belasting regelt. Laten we beginnen met ons onderzoek naar de JFET als een schakelaar met ons bekende schakel-/lampcircuit:

Onthoud dat de gecontroleerde stroom in een JFET tussen source en drain stroomt, we vervangen de source- en drain-aansluitingen van een JFET voor de twee uiteinden van de schakelaar in het bovenstaande circuit:

Als het je nu nog niet is opgevallen, zien de source- en drain-aansluitingen op een JFET er identiek uit op het schematische symbool. In tegenstelling tot de bipolaire junctietransistor waarbij de emitter duidelijk wordt onderscheiden van de collector door de pijlpunt, lopen de source- en drainlijnen van een JFET beide loodrecht op de balk die het halfgeleiderkanaal vertegenwoordigt. Dit is geen toeval, aangezien de source en drain leidingen van een JFET in de praktijk vaak uitwisselbaar zijn! Met andere woorden, JFET's zijn meestal in staat om kanaalstroom in beide richtingen te verwerken, van bron tot afvoer of van afvoer naar bron.

JFET als een geopende schakelaar

Nu is alles wat we nodig hebben in het circuit een manier om de geleiding van de JFET te regelen. Met nul toegepaste spanning tussen poort en bron, zal het kanaal van de JFET "open" zijn, waardoor volledige stroom naar de lamp mogelijk is. Om de lamp uit te schakelen, moeten we een andere bron van gelijkspanning tussen de poort- en bronaansluitingen van de JFET als volgt aansluiten:

JFET als een gesloten schakelaar

Als u deze schakelaar sluit, wordt het kanaal van de JFET "afgeknepen", waardoor het wordt uitgeschakeld en de lamp wordt uitgeschakeld:

Merk op dat er geen stroom door de poort gaat. Als een omgekeerd voorgespannen PN-overgang, verzet het zich stevig tegen de stroom erdoorheen. Als spanningsgestuurd apparaat heeft de JFET een verwaarloosbare ingangsstroom nodig. Dit is een voordelige eigenschap van de JFET ten opzichte van de bipolaire transistor:er is vrijwel geen stroom nodig voor het stuursignaal.

Als u de bedieningsschakelaar opnieuw opent, moet de spervoorspanning van de poort worden losgekoppeld, zodat de transistor weer kan worden ingeschakeld. Idealiter werkt het in ieder geval zo. In de praktijk werkt dit misschien helemaal niet:

Waarom is dit? Waarom gaat het kanaal van de JFET niet weer open en laat de lampstroom niet door zoals voorheen zonder spanning tussen poort en bron? Het antwoord ligt in de werking van de omgekeerde poort-bronovergang. Het uitputtingsgebied binnen dat knooppunt fungeert als een isolerende barrière die de poort van de bron scheidt. Als zodanig bezit het een bepaalde hoeveelheid capaciteit in staat om een ​​elektrisch ladingspotentiaal op te slaan. Nadat dit knooppunt met kracht in spervoorspanning is gezet door het aanleggen van een externe spanning, zal het de neiging hebben om die sperspanning als een opgeslagen lading vast te houden, zelfs nadat de bron van die spanning is losgekoppeld. Wat nodig is om de JFET weer aan te zetten, is om die opgeslagen lading tussen de poort en de bron via een weerstand af te tappen:

Bloedweerstand

De waarde van deze weerstand is niet erg belangrijk. De capaciteit van de gate-source-junctie van de JFET is erg klein, en dus creëert zelfs een vrij hoogwaardige ontluchtingsweerstand een snelle RC-tijdconstante, waardoor de transistor de geleiding met weinig vertraging kan hervatten zodra de schakelaar is geopend.

Net als de bipolaire transistor maakt het weinig uit waar of waar de stuurspanning vandaan komt. We zouden een zonnecel, thermokoppel of een ander soort spanningsgenererend apparaat kunnen gebruiken om de spanning te leveren die de geleiding van de JFET regelt. Alles wat nodig is van een spanningsbron voor de werking van de JFET-schakelaar is voldoende spanning om afknijpen van het JFET-kanaal te bereiken. Dit niveau ligt meestal in het gebied van een paar volt gelijkstroom en wordt de afknijp genoemd. of afsluiting Spanning. De exacte afknijpspanning voor een bepaalde JFET is een functie van het unieke ontwerp en is geen universeel getal zoals 0,7 volt voor de basis-emitterovergangsspanning van een silicium BJT.

BEOORDELING:

• Veldeffecttransistoren regelen de stroom tussen source- en drain-verbindingen door een spanning tussen de gate en source. In een kruispunt veldeffecttransistor (JFET), er is een PN-overgang tussen de poort en de bron die normaal gesproken in tegengestelde richting is ingesteld voor het regelen van de bron-afvoerstroom.
• JFET's zijn normaal ingeschakelde (normaal verzadigde) apparaten. De toepassing van een sperspanning tussen gate en source zorgt ervoor dat het uitputtingsgebied van die junctie uitzet, waardoor het kanaal tussen source en drain waar de gecontroleerde stroom doorheen gaat "afknijpt".
• Het kan nodig zijn om een ​​"bleed-off"-weerstand tussen poort en bron te bevestigen om de opgeslagen lading te ontladen die is opgebouwd over de natuurlijke capaciteit van de junctie wanneer de stuurspanning wordt verwijderd. Anders kan er een lading achterblijven om de JFET in de afsluitmodus te houden, zelfs nadat de spanningsbron is losgekoppeld.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Junction field-effect transistors (JFET) werkblad