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Le merveilleux voyage des semi-conducteurs : comment JFET a-t-il été inventé ?
Dans les appareils électroniques modernes, les transistors à effet de champ (FET) jouent un rôle indispensable. Le transistor à effet de champ à jonction (JFET) est l'un des éléments de base de ces dispositifs. En tant que dispositif semi-conducteur à trois bornes, le JFET a pour fonction de contrôler électroniquement les commutateurs et les résistances et peut même être utilisé pour construire des amplificateurs. Contrairement aux transistors à jonction bipolaire (BJT), les JFET sont entièrement contrôlés en tension, ce qui signifie qu'ils ne nécessitent aucun courant de polarisation, une caractéristique qui fait des JFET un grand avantage dans de nombreuses applications.
Un JFET conduit généralement lorsque la tension entre sa grille et sa source est nulle. Si une tension de polarisation de polarité appropriée est appliquée, cela réduira le flux de courant.
Comment fonctionne JFET
Le principe de fonctionnement de base du JFET peut être comparé à un tuyau d'arrosage. Le débit d'eau peut être contrôlé en réduisant le diamètre de la conduite d'eau. Lorsqu'une tension est appliquée entre la grille et la source d'un JFET, une région d'appauvrissement se forme qui ne conduit plus l'électricité en raison du manque de porteurs mobiles. À mesure que la région d'appauvrissement s'étend, la section transversale du canal conducteur diminue, limitant ainsi le flux de courant. Lorsque la couche d'appauvrissement est suffisamment épaisse pour recouvrir complètement le canal conducteur, le JFET entre dans ce que l'on appelle un état de « compression ».
JFET peut être considéré comme un composant en mode d'appauvrissement, s'appuyant sur le principe de la région d'appauvrissement pour contrôler le flux de courant.
Évolution historique de JFET
Le développement du JFET remonte au début du XXe siècle. Julius Lilienfeld a déposé une série de brevets de type FET dans les années 1920 et 1930. Un véritable JFET a été breveté pour la première fois en 1945 par Heinrich Welker. Dans les années 1940, les lauréats du prix Nobel John Bardeen, Walter Houser Brattain et William Shockley développaient également des FET, mais la technologie n'était pas encore mature à cette époque et les uns après les autres échouèrent. Enfin, le JFET dérivé de la théorie de Shockley en 1952 a été construit avec succès en 1953 par George C. Dacey et Ian M. Ross.
En 1950, les ingénieurs japonais Jun-ichi Nishizawa et Y. Watanabe ont breveté un dispositif similaire connu sous le nom de transistor à induction statique (SIT).
Présentation de la structure
La structure de base d'un JFET est composée d'une longue section de matériau semi-conducteur dopé, qui peut être un semi-conducteur de type p ou de type n. Chaque extrémité forme une jonction ohmique, une source (S) et un drain (D). Une jonction pn est formée de chaque côté ou autour de ce canal semi-conducteur et sa tension est polarisée via le contact de grille ohmique (G).
Rapport JFET
Comparé à d'autres transistors à effet de champ, le courant de grille du JFET à température ambiante (c'est-à-dire le courant de fuite inverse de la grille à la jonction du canal) est comparable à celui du MOSFET, mais est bien inférieur au courant de base de la jonction bipolaire. transistors. Le JFET a une transconductance plus élevée que le MOSFET et un faible bruit de scintillement, il est donc utilisé dans certains amplificateurs opérationnels à faible bruit et à haute impédance d'entrée.
Étant donné que le JFET a une impédance d'entrée extrêmement élevée dans le circuit, il ne consomme qu'une quantité infime de courant pour le circuit utilisé comme entrée.
La situation actuelle et l'avenir de JFET
Avec l'évolution de la technologie, en particulier l'introduction de dispositifs commerciaux à large bande interdite en carbure de silicium (SiC) en 2008, JFET est devenu réalisable dans les applications de commutation haute vitesse et haute tension. Bien qu'il y ait eu des difficultés dans la production de JFET SiC au début, ces problèmes ont été essentiellement résolus et sont largement utilisés dans les scénarios où ils sont utilisés avec des MOSFET au silicium basse tension traditionnels.
Avec le développement de la technologie électronique, la technologie JFET sera également confrontée à davantage d'applications et de défis. Pouvons-nous nous attendre à ce que JFET joue un rôle et un potentiel plus importants dans les futurs appareils électroniques ?
