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El maravilloso viaje de los semiconductores: ¿Cómo se inventó JFET?
En los dispositivos electrónicos modernos, los transistores de efecto de campo (FET) desempeñan un papel indispensable. El transistor de efecto de campo de unión (JFET) es uno de los componentes básicos de estos dispositivos. Como dispositivo semiconductor de tres terminales, JFET tiene la función de controlar electrónicamente interruptores y resistencias, e incluso puede usarse para construir amplificadores. A diferencia de los transistores de unión bipolar (BJT), los JFET están totalmente controlados por voltaje, lo que significa que no requieren corriente de polarización, una característica que convierte a los JFET en una gran ventaja en muchas aplicaciones.
Un JFET generalmente conduce cuando el voltaje entre su puerta y fuente es cero. Si se aplica un voltaje de polarización de la polaridad adecuada, reducirá el flujo de corriente.
Cómo funciona JFET
El principio de funcionamiento básico de JFET se puede comparar con el de una manguera de jardín. La cantidad de flujo de agua se puede controlar reduciendo el diámetro de la tubería de agua. Cuando se aplica un voltaje entre la puerta y la fuente de un JFET, se forma una región de agotamiento que ya no conduce electricidad debido a la falta de operadores de telefonía móvil. A medida que la región de agotamiento se expande, la sección transversal del canal conductor disminuye, limitando así el flujo de corriente. Cuando la capa de agotamiento es lo suficientemente gruesa como para abarcar completamente el canal conductor, el JFET entra en lo que se llama un estado de "expresión".
JFET puede considerarse como un componente en modo de agotamiento, que se basa en el principio de la región de agotamiento para controlar el flujo de corriente.
Evolución histórica de JFET
El desarrollo de JFET se remonta a principios del siglo XX. Julius Lilienfeld solicitó una serie de patentes similares a FET en las décadas de 1920 y 1930. Un verdadero JFET fue patentado por primera vez en 1945 por Heinrich Welker. En la década de 1940, los premios Nobel John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Shockley también estaban desarrollando FET, pero la tecnología en ese momento aún no estaba madura y uno tras otro fracasaban. Finalmente, el JFET derivado de la teoría de Shockley en 1952 fue construido con éxito en 1953 por George C. Dacey e Ian M. Ross.
En 1950, los ingenieros japoneses Jun-ichi Nishizawa e Y. Watanabe patentaron un dispositivo similar llamado transistor inducido por estática (SIT).
Introducción a la estructura
La estructura básica de un JFET está compuesta por una sección larga de material semiconductor dopado, que puede ser un semiconductor tipo p o tipo n. Cada extremo forma una unión óhmica, una fuente (S) y un drenaje (D). Se forma una unión pn a cada lado o alrededor de este canal semiconductor y su voltaje se polariza a través del contacto de puerta óhmica (G).
Relación JFET
En comparación con otros transistores de efecto de campo, la corriente de puerta del JFET a temperatura ambiente (es decir, la corriente de fuga inversa desde la puerta a la unión del canal) es comparable a la del MOSFET, pero es mucho menor que la corriente de base de la unión bipolar. transistores. JFET tiene una transconductancia más alta que MOSFET y tiene un ruido de parpadeo bajo, por lo que se utiliza en algunos amplificadores operacionales de bajo ruido y alta impedancia de entrada.
Debido a que el JFET tiene una impedancia de entrada extremadamente alta en el circuito, solo consume una pequeña cantidad de corriente para el circuito utilizado como entrada.
La situación actual y el futuro de JFET
Con la evolución de la tecnología, especialmente la introducción de dispositivos comerciales de banda prohibida de carburo de silicio (SiC) en 2008, JFET se ha vuelto factible en aplicaciones de conmutación de alta velocidad y alto voltaje. Aunque hubo dificultades en la producción de JFET de SiC en los primeros días, estos problemas se han resuelto básicamente y se utilizan ampliamente en escenarios en los que se utilizan con MOSFET de silicio tradicionales de bajo voltaje.
Con el desarrollo de la tecnología electrónica, la tecnología JFET también enfrentará más aplicaciones y desafíos. ¿Podemos esperar que JFET desempeñe un mayor papel y potencial en los dispositivos electrónicos del futuro?
