Transistor Efek Medan Persimpangan (JFET) sebagai Sakelar

Seperti sepupu bipolarnya, transistor efek medan dapat digunakan sebagai sakelar hidup/mati yang mengontrol daya listrik ke beban. Mari kita mulai penyelidikan kita tentang JFET sebagai sakelar dengan rangkaian sakelar/lampu yang sudah kita kenal:

Mengingat bahwa arus terkontrol dalam JFET mengalir antara sumber dan saluran, kami mengganti koneksi sumber dan saluran JFET untuk kedua ujung sakelar di sirkuit di atas:

Jika Anda belum menyadarinya sekarang, koneksi sumber dan saluran pembuangan pada JFET terlihat identik pada simbol skematik. Berbeda dengan transistor persimpangan bipolar di mana emitor dibedakan dengan jelas dari kolektor oleh panah, sumber JFET dan saluran pembuangan keduanya berjalan tegak lurus ke dalam batang yang mewakili saluran semikonduktor. Ini bukan kebetulan, karena jalur sumber dan saluran pembuangan dari JFET sering kali dapat dipertukarkan dalam praktiknya! Dengan kata lain, JFET biasanya mampu menangani arus saluran di kedua arah, dari sumber ke saluran atau dari saluran ke sumber.

JFET sebagai Saklar Terbuka

Sekarang, yang kita butuhkan di sirkuit adalah cara untuk mengontrol konduksi JFET. Dengan tegangan nol yang diterapkan antara gerbang dan sumber, saluran JFET akan "terbuka", memungkinkan arus penuh ke lampu. Untuk mematikan lampu, kita perlu menghubungkan sumber tegangan DC lain antara gerbang dan sambungan sumber JFET seperti ini:

JFET sebagai Sakelar Tertutup

Menutup sakelar ini akan "menjepit" saluran JFET, sehingga memaksanya terputus dan mematikan lampu:

Perhatikan bahwa tidak ada arus yang melewati gerbang. Sebagai sambungan PN dengan bias terbalik, ia dengan tegas menentang aliran arus yang melaluinya. Sebagai perangkat yang dikendalikan tegangan, JFET membutuhkan arus input yang dapat diabaikan. Ini adalah sifat yang menguntungkan dari JFET dibandingkan transistor bipolar:hampir tidak ada daya yang dibutuhkan dari sinyal pengontrol.

Membuka sakelar kontrol lagi harus memutuskan tegangan DC bias balik dari gerbang, sehingga memungkinkan transistor untuk hidup kembali. Idealnya, bagaimanapun, ini adalah cara kerjanya. Dalam praktiknya, ini mungkin tidak berhasil sama sekali:

Kenapa ini? Mengapa saluran JFET tidak terbuka lagi dan membiarkan arus lampu melalui seperti sebelumnya tanpa tegangan yang diterapkan antara gerbang dan sumber? Jawabannya terletak pada pengoperasian sambungan gerbang-sumber dengan bias terbalik. Daerah penipisan di dalam persimpangan itu bertindak sebagai penghalang isolasi yang memisahkan gerbang dari sumbernya. Dengan demikian, ia memiliki sejumlah kapasitansi mampu menyimpan potensial muatan listrik. Setelah sambungan ini dibias mundur secara paksa oleh penerapan tegangan eksternal, sambungan ini akan cenderung menahan tegangan bias mundur tersebut sebagai muatan yang tersimpan bahkan setelah sumber tegangan tersebut diputus. Yang diperlukan untuk menghidupkan kembali JFET adalah mengeluarkan muatan yang tersimpan antara gerbang dan sumber melalui resistor:

Resistor Pendarahan

Nilai resistor ini tidak terlalu penting. Kapasitansi dari persimpangan gerbang-sumber JFET sangat kecil, dan bahkan resistor berdarah yang bernilai tinggi menciptakan konstanta waktu RC yang cepat, memungkinkan transistor untuk melanjutkan konduksi dengan sedikit penundaan setelah sakelar dibuka.

Seperti transistor bipolar, tidak terlalu penting dari mana atau dari mana tegangan pengontrol berasal. Kita bisa menggunakan sel surya, termokopel, atau perangkat pembangkit tegangan lainnya untuk memasok tegangan yang mengontrol konduksi JFET. Semua yang diperlukan dari sumber tegangan untuk pengoperasian sakelar JFET cukup tegangan untuk mencapai pinch-off dari saluran JFET. Level ini biasanya dalam beberapa volt DC, dan disebut pinch-off atau batas voltase. Tegangan pinch-off yang tepat untuk setiap JFET tertentu adalah fungsi dari desainnya yang unik, dan bukan merupakan angka universal seperti 0,7 volt untuk tegangan sambungan basis-emitor silikon BJT.

TINJAUAN:

• Transistor efek medan mengontrol arus antara sumber dan koneksi saluran dengan tegangan yang diterapkan antara gerbang dan sumber. Di sebuah persimpangan transistor efek medan (JFET), terdapat sambungan PN antara gerbang dan sumber yang biasanya dibias mundur untuk mengontrol arus sumber-drain.
• JFET adalah perangkat yang aktif (biasanya jenuh). Penerapan tegangan bias balik antara gerbang dan sumber menyebabkan daerah penipisan sambungan itu meluas, sehingga "menjepit" saluran antara sumber dan saluran yang dilalui arus yang dikendalikan.
• Mungkin perlu untuk memasang resistor “bleed-off” antara gerbang dan sumber untuk melepaskan muatan yang tersimpan yang dibangun melintasi kapasitansi alami sambungan ketika tegangan pengontrol dilepas. Jika tidak, muatan mungkin tetap ada untuk menjaga JFET dalam mode pemutusan bahkan setelah sumber tegangan diputus.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja transistor efek medan sambungan (JFET)