Pengantar Transistor Efek Medan Persimpangan (JFET)

Transistor adalah perangkat semikonduktor linier yang mengontrol arus dengan penerapan sinyal listrik berdaya rendah. Transistor secara kasar dapat dikelompokkan menjadi dua divisi utama:bipolar dan efek medan. Pada bab terakhir, kita mempelajari transistor bipolar, yang memanfaatkan arus kecil untuk mengontrol arus besar. Dalam bab ini, kami akan memperkenalkan konsep umum transistor efek medan—perangkat yang menggunakan tegangan kecil untuk mengontrol arus—dan kemudian fokus pada satu jenis tertentu:transistor efek medan sambungan. Pada bab berikutnya, kita akan mengeksplorasi jenis transistor efek medan lainnya, variasi gerbang berinsulasi.

Semua transistor efek medan adalah perangkat unipolar daripada bipolar. Artinya, arus utama yang melaluinya terdiri dari elektron melalui semikonduktor tipe-N atau lubang melalui semikonduktor tipe-P. Ini menjadi lebih jelas ketika diagram fisik perangkat terlihat:

JFET saluran-N

Dalam transistor efek medan junction atau JFET, arus terkontrol mengalir dari sumber ke saluran, atau dari saluran ke sumber sesuai dengan kasusnya. Tegangan pengontrol diterapkan antara gerbang dan sumber. Perhatikan bagaimana arus tidak harus melewati sambungan PN dalam perjalanannya antara sumber dan saluran:jalur (disebut saluran) adalah blok bahan semikonduktor yang tidak terputus. Pada gambar yang baru saja ditampilkan, saluran ini adalah semikonduktor tipe-N. JFET saluran tipe-P juga diproduksi:

JFET saluran-P

Umumnya, JFET saluran-N lebih umum digunakan daripada saluran-P. Alasan untuk ini berkaitan dengan detail teori semikonduktor yang tidak jelas, yang lebih baik tidak saya bahas dalam bab ini. Seperti transistor bipolar, saya percaya cara terbaik untuk memperkenalkan penggunaan transistor efek medan adalah dengan menghindari teori bila memungkinkan dan berkonsentrasi pada karakteristik operasional. Satu-satunya perbedaan praktis antara JFET saluran-N dan P-saluran yang perlu Anda perhatikan sekarang adalah bias dari sambungan PN yang terbentuk antara bahan gerbang dan saluran.

Tanpa tegangan yang diterapkan antara gerbang dan sumber, saluran adalah jalur terbuka lebar untuk arus mengalir. Namun, jika tegangan diterapkan antara gerbang dan sumber polaritas sedemikian rupa sehingga membias balik sambungan PN, aliran antara sambungan sumber dan saluran menjadi terbatas atau diatur, sama seperti transistor bipolar dengan jumlah arus basis yang ditetapkan. Tegangan sumber gerbang maksimum "menjepit" semua arus melalui sumber dan saluran, sehingga memaksa JFET ke mode pemutusan. Perilaku ini disebabkan oleh daerah penipisan sambungan PN yang meluas di bawah pengaruh tegangan bias balik, yang akhirnya menempati seluruh lebar saluran jika tegangannya cukup besar. Tindakan ini dapat disamakan dengan mengurangi aliran cairan melalui selang fleksibel dengan menekannya:dengan kekuatan yang cukup, selang akan cukup menyempit untuk memblokir aliran sepenuhnya.

Perhatikan bagaimana perilaku operasional ini persis kebalikan dari transistor persimpangan bipolar. Transistor bipolar adalah perangkat yang biasanya mati:tidak ada arus yang melalui basis, tidak ada arus yang melalui kolektor atau emitor. JFET, di sisi lain, adalah perangkat yang biasanya aktif:tidak ada tegangan yang diterapkan ke gerbang yang memungkinkan arus maksimum melalui sumber dan pembuangan. Juga, perhatikan bahwa jumlah arus yang diizinkan melalui JFET ditentukan oleh sinyal tegangan daripada sinyal arus seperti transistor bipolar. Faktanya, dengan PN junction gerbang-sumber bias terbalik, harus ada arus hampir nol melalui koneksi gerbang. Untuk alasan ini, kami mengklasifikasikan JFET sebagai perangkat yang dikendalikan tegangan dan transistor bipolar sebagai perangkat yang dikendalikan arus.

Jika sambungan PN gerbang-sumber dibias maju dengan tegangan kecil, saluran JFET akan "membuka" sedikit lebih banyak untuk memungkinkan arus yang lebih besar melaluinya. Namun, sambungan PN dari JFET tidak dibuat untuk menangani arus substansial itu sendiri, dan oleh karena itu tidak disarankan untuk membias maju sambungan dalam keadaan apa pun.

Ini adalah gambaran yang sangat ringkas dari operasi JFET. Di bagian selanjutnya, kita akan mengeksplorasi penggunaan JFET sebagai perangkat switching.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja transistor efek medan sambungan (JFET)
• Lembar Kerja Amplifier JFET