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반도체의 놀라운 여정: JFET는 어떻게 발명되었나요?
현대 전자 장치에서 전계 효과 트랜지스터(FET)는 필수적인 역할을 합니다. JFET(접합 전계 효과 트랜지스터)는 이러한 장치의 기본 구성 요소 중 하나입니다. 3단자 반도체 장치인 JFET는 스위치와 저항기를 전자적으로 제어하는 기능을 갖고 있으며 증폭기를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)와 달리 JFET는 전압이 완전히 제어되므로 바이어스 전류가 필요하지 않습니다. 이는 JFET를 많은 응용 분야에서 큰 이점으로 만드는 기능입니다.
JFET는 일반적으로 게이트와 소스 사이의 전압이 0일 때 전도됩니다. 적절한 극성의 바이어스 전압이 적용되면 전류 흐름이 감소합니다.
JFET 작동 방식
JFET의 기본 작동 원리는 정원용 호스에 비유할 수 있으며, 수도관의 직경을 줄여 물의 흐름을 조절할 수 있습니다. JFET의 게이트와 소스 사이에 전압이 가해지면 이동 캐리어가 부족하여 더 이상 전기를 전도할 수 없는 공핍 영역이 형성됩니다. 공핍 영역이 확장됨에 따라 전도성 채널의 단면적이 감소하여 전류 흐름이 제한됩니다. 공핍층이 전도성 채널을 완전히 덮을 만큼 충분히 두꺼워지면 JFET는 "스퀴즈 오프(squeeze-off)" 상태로 들어갑니다.
JFET는 공핍 영역의 원리에 따라 전류 흐름을 제어하는 공핍 모드 구성 요소로 간주될 수 있습니다.
JFET의 역사적 발전
JFET의 개발은 1920년대와 1930년대에 Julius Lilienfeld가 일련의 FET 유사 특허를 신청한 20세기 초로 거슬러 올라갑니다. 진정한 JFET는 1945년 Heinrich Welker에 의해 처음으로 특허를 받았습니다. 1940년대에는 노벨상 수상자 존 바딘(John Bardeen), 월터 하우저 브래튼(Walter Houser Brattain), 윌리엄 쇼클리(William Shockley)도 FET를 개발하고 있었지만 당시 기술은 아직 성숙하지 않아 잇달아 실패했다. 마지막으로, 1952년 Shockley의 이론에서 파생된 JFET는 George C. Dacey와 Ian M. Ross에 의해 1953년에 성공적으로 구축되었습니다.
1950년에 일본 엔지니어인 니시자와 준이치와 Y. 와타나베는 정전기 유도 트랜지스터(SIT)라는 유사한 장치에 대한 특허를 받았습니다.
구조 소개
JFET의 기본 구조는 p형 또는 n형 반도체일 수 있는 도핑된 반도체 재료의 긴 부분으로 구성됩니다. 각 끝은 오믹 접합, 소스(S) 및 드레인(D)을 형성합니다. pn 접합은 이 반도체 채널의 측면이나 주변에 형성되며 그 전압은 저항성 게이트 접점(G)을 통해 바이어스됩니다.
JFET 비율
다른 전계 효과 트랜지스터와 비교하여 실온에서 JFET의 게이트 전류(즉, 게이트에서 채널 접합까지의 역방향 누설 전류)는 MOSFET과 비슷하지만 바이폴라 접합의 베이스 전류보다 훨씬 낮습니다. 트랜지스터. JFET는 MOSFET보다 트랜스컨덕턴스가 높고 플리커 잡음이 낮기 때문에 일부 저잡음 및 고입력 임피던스 연산 증폭기에 사용됩니다.
JFET는 회로의 입력 임피던스가 매우 높기 때문에 입력으로 사용되는 회로에 대해 미량의 전류만 소비합니다.
JFET의 현황과 미래
기술의 발전, 특히 2008년 상용 실리콘 카바이드(SiC) 와이드 밴드갭 장치의 도입으로 JFET는 고속, 고전압 스위칭 애플리케이션에서 실현 가능해졌습니다. 초기에는 SiC JFET 생산에 어려움이 있었지만 이러한 문제는 기본적으로 해결되었으며 기존 저전압 실리콘 MOSFET과 함께 사용되는 시나리오에서 널리 사용됩니다.
전자 기술의 발전과 함께 JFET 기술은 더 많은 응용과 과제에 직면하게 될 것입니다. JFET가 미래의 전자 장치에서 더 큰 역할과 잠재력을 발휘할 것으로 기대할 수 있습니까?
