- Tipos de JFET
- Construcción de JFET
- Funcionamiento de JFET
- Curva de características JFET
- Sesgo de JFET
JFET es un transistor de efecto de campo de puerta de unión. El transistor normal es un dispositivo controlado por corriente que necesita corriente para polarización, mientras que JFET es un dispositivo controlado por voltaje. Al igual que los MOSFET, como hemos visto en nuestro tutorial anterior, JFET tiene tres terminales Gate, Drain y Source.
JFET es un componente esencial para controles operados por voltaje de nivel de precisión en electrónica analógica. Podemos usar JFET como resistencias controladas por voltaje o como interruptor, o incluso hacer un amplificador usando el JFET. También es una versión energéticamente eficiente para reemplazar los BJT. JFET proporciona un bajo consumo de energía y disipaciones de energía bastante bajas, lo que mejora la eficiencia general del circuito. También proporciona una impedancia de entrada muy alta, lo que es una gran ventaja sobre los BJT.
Hay diferentes tipos de transistores, en la familia de FET, hay dos subtipos: JFET y MOSFET. Ya discutimos sobre MOSFET en el tutorial anterior, aquí aprenderá sobre JFET.
Tipos de JFET
Al igual que MOSFET, tiene dos subtipos: N Channel JFET y P Channel JFET.
El modelo esquemático JFET de canal N y JFET de canal P se muestra en la imagen de arriba. La flecha indica los tipos de JFET. La flecha que muestra la puerta indica que el JFET es de canal N y, por otro lado, la flecha de la puerta indica JFET de canal P. Esta flecha también indica la polaridad de la unión PN, que se forma entre el canal y la puerta. Curiosamente, una tecla de acceso Inglés es esto, que la flecha de un dispositivo de Canal N indica “Puntos i n ”.
La corriente que fluye a través del drenaje y la fuente depende del voltaje aplicado al terminal de la puerta. Para el JFET del canal N, el voltaje de la puerta es negativo y para el JFET del canal P, el voltaje de la puerta es positivo.
Construcción de JFET
En la imagen de arriba, podemos ver la construcción básica de un JFET. El JFET de canal N consta de material de tipo P en un sustrato de tipo N, mientras que los materiales de tipo N se utilizan en el sustrato de tipo p para formar un JFET de canal P.
JFET se construye utilizando el canal largo de material semiconductor. Dependiendo del proceso de construcción, si el JFET contiene una gran cantidad de portadores de carga positiva (se refiere a huecos) es un JFET de tipo P, y si tiene una gran cantidad de portadores de carga negativa (se refiere a electrones) se le llama tipo N JFET.
En el canal largo de material semiconductor, se crean contactos óhmicos en cada extremo para formar las conexiones de fuente y drenaje. Se forma una unión PN en uno o ambos lados del canal.
Funcionamiento de JFET
Un mejor ejemplo para comprender el funcionamiento de un JFET es imaginar la manguera de jardín. Suponga que una manguera de jardín proporciona un flujo de agua a través de ella. Si apretamos la manguera el caudal de agua será menor y en cierto punto si la apretamos por completo no habrá caudal de agua. JFET funciona exactamente de esa manera. Si intercambiamos la manguera con un JFET y el flujo de agua con una corriente y luego construimos el canal de transporte de corriente, podríamos controlar el flujo de corriente.
Cuando no hay voltaje a través de la puerta y la fuente, el canal se convierte en un camino suave que está completamente abierto para que fluyan los electrones. Pero sucede lo contrario cuando se aplica un voltaje entre la puerta y la fuente en polaridad inversa, lo que hace que la unión PN esté polarizada inversamente y hace que el canal sea más estrecho al aumentar la capa de agotamiento y podría poner el JFET en la región de corte o pellizco.
En la imagen de abajo podemos ver el modo de saturación y el modo de pellizco y podremos entender que la capa de agotamiento se hizo más ancha y el flujo de corriente se reduce.
Si queremos apagar un JFET, necesitamos proporcionar una puerta negativa a la fuente de voltaje denotada como V GS para un JFET de tipo N. Para un JFET de tipo P, necesitamos proporcionar V GS positivo.
JFET solo funciona en el modo de agotamiento, mientras que los MOSFET tienen modo de agotamiento y modo de mejora.
Curva de características JFET
En la imagen de arriba, un JFET está polarizado a través de una fuente de CC variable, que controlará el V GS de un JFET. También aplicamos un voltaje a través del drenaje y la fuente. Usando la variable V GS, podemos trazar la curva IV de un JFET.
En la imagen IV de arriba, podemos ver tres gráficos, para tres valores diferentes de voltajes V GS, 0V, -2V y -4V. Hay tres regiones diferentes: Óhmica, Saturación y Ruptura. Durante la región óhmica, el JFET actúa como una resistencia controlada por voltaje, donde el flujo de corriente está controlado por el voltaje que se le aplica. Después de eso, el JFET entra en la región de saturación donde la curva es casi recta. Eso significa que el flujo de corriente es lo suficientemente estable donde el V DS no interferiría con el flujo de corriente. Pero cuando el V DS es mucho más que la tolerancia, el JFET entra en el modo de avería donde el flujo de corriente no está controlado.
Esta curva IV es casi la misma para el canal P JFET también, pero existen pocas diferencias. El JFET entrará en un modo de corte cuando V GS y voltaje de pellizco o (V P) sean iguales. También como en la curva anterior, para el canal N JFET, la corriente de drenaje aumenta cuando aumenta el V GS. Pero para el JFET de canal P, la corriente de drenaje disminuye cuando aumenta el V GS.
Sesgo de JFET
Se utilizan diferentes tipos de técnicas para sesgar el JFET de manera adecuada. De varias técnicas, a continuación se utilizan tres ampliamente:
- Técnica de polarización de CC fija
- Técnica de auto-sesgo
- Posibilidad de sesgo del divisor
Técnica de polarización de CC fija
En la técnica de polarización de CC fija de un JFET de canal N, la puerta del JFET está conectada de tal manera que el V GS del JFET permanece negativo todo el tiempo. Como la impedancia de entrada de un JFET es muy alta, no se observan efectos de carga en la señal de entrada. El flujo de corriente a través de la resistencia R1 permanece cero. Cuando aplicamos una señal de CA a través del capacitor de entrada C1, la señal aparece a través de la puerta. Ahora, si calculamos la caída de voltaje a través de R1, según la ley de Ohm, será V = I x R o V caída = Corriente de puerta x R1. Como la corriente que fluye hacia la puerta es 0, la caída de voltaje a través de la puerta permanece cero. Entonces, mediante esta técnica de polarización, podemos controlar la corriente de drenaje JFET simplemente cambiando el voltaje fijo cambiando así el V GS.
Técnica de auto-sesgo
En la técnica de autopolarización, se agrega una sola resistencia a través del pin de la fuente. La caída de voltaje a través de la resistencia de la fuente R2 crea el V GS para polarizar el voltaje. En esta técnica, la corriente de la puerta vuelve a ser cero. El voltaje de la fuente está determinado por la misma ley de ohmios V = I x R. Por lo tanto, voltaje de la fuente = corriente de drenaje x resistencia de la fuente. Ahora, el voltaje de puerta a fuente se puede determinar mediante las diferencias entre el voltaje de puerta y el voltaje de fuente.
Dado que el voltaje de la puerta es 0 (ya que el flujo de corriente de la puerta es 0, según V = IR, voltaje de la puerta = corriente de la puerta x resistencia de la puerta = 0) el V GS = 0 - Corriente de la puerta x resistencia de la fuente. Por lo tanto, no se necesita una fuente de sesgo externa. La polarización la crea uno mismo, utilizando la caída de voltaje a través de la resistencia de la fuente.
Posibilidad de sesgo del divisor
En esta técnica, se usa una resistencia adicional y el circuito se modifica ligeramente de la técnica de autopolarización, un divisor de voltaje potencial que usa R1 y R2 proporciona la polarización de CC requerida para el JFET. Se necesita que la caída de voltaje a través de la resistencia de la fuente sea mayor que el voltaje de la puerta del divisor de la resistencia. De esta forma las V GS se mantienen negativas.
Entonces, así es como JFET está construido y sesgado.