<р>
В современных электронных устройствах полевые транзисторы (FET) играют незаменимую роль. Полевой транзистор (JFET) является одним из основных строительных блоков в этих устройствах. Будучи трехполюсным полупроводниковым устройством, JFET имеет функцию электронного управления переключателями и резисторами и даже может использоваться для создания усилителей. В отличие от транзисторов с биполярным переходом (BJT), JFET полностью управляются напряжением, то есть им не требуется ток смещения, что делает JFET большим преимуществом во многих приложениях.
JFET обычно проводит ток, когда напряжение между его затвором и истоком равно нулю. Если приложено напряжение смещения соответствующей полярности, это уменьшит поток тока.
Как работает JFET
<р>
Основной принцип работы JFET можно сравнить с садовым шлангом. Количество воды можно контролировать, уменьшая диаметр водопроводной трубы. Когда между затвором и истоком JFET подается напряжение, образуется обедненная область, которая больше не проводит электричество из-за отсутствия мобильных несущих. По мере расширения области истощения поперечное сечение проводящего канала уменьшается, тем самым ограничивая поток тока. Когда обедненный слой становится достаточно толстым, чтобы полностью покрыть проводящий канал, JFET входит в так называемое состояние «сжатия».
JFET можно рассматривать как компонент режима истощения, полагаясь на принцип области истощения для управления потоком тока.
Историческая эволюция JFET
<р>
Развитие JFET можно проследить до начала 20-го века. Юлиус Лилиенфельд подал заявку на серию патентов, подобных FET, в 1920-х и 1930-х годах. Настоящий JFET был впервые запатентован в 1945 году Генрихом Велькером. К 1940-м годам лауреаты Нобелевской премии Джон Бардин, Уолтер Хаузер Браттейн и Уильям Шокли также разрабатывали полевые транзисторы, но технология в то время еще не была развита, и одна за другой терпели неудачу. Наконец, JFET, полученный на основе теории Шокли в 1952 году, был успешно построен в 1953 году Джорджем К. Дейси и Яном М. Россом.
В 1950 году японские инженеры Дзюнъити Нисидзава и Ю. Ватанабе запатентовали аналогичное устройство, названное статически-индуцированным транзистором (СИТ).
Введение в структуру
<р>
Базовая структура JFET состоит из длинной секции легированного полупроводникового материала, который может быть полупроводником p-типа или n-типа. Каждый конец образует омическое соединение, исток (S) и сток (D). Pn-переход формируется по обе стороны от этого полупроводникового канала или вокруг него, и его напряжение смещается через омический контакт затвора (G).
Коэффициент JFET
<р>
По сравнению с другими полевыми транзисторами, ток затвора JFET при комнатной температуре (то есть обратный ток утечки от затвора к канальному переходу) сравним с током MOSFET, но намного ниже, чем ток базы биполярного перехода. транзисторы. JFET имеет более высокую крутизну, чем MOSFET, и имеет низкий фликкер-шум, поэтому он используется в некоторых малошумящих операционных усилителях с высоким входным сопротивлением.
Поскольку JFET имеет чрезвычайно высокий входной импеданс в схеме, он потребляет лишь незначительное количество тока для схемы, используемой в качестве входа.
Текущая ситуация и будущее JFET
<р>
С развитием технологий, особенно с появлением в 2008 году коммерческих устройств с широкой запрещенной зоной из карбида кремния (SiC), JFET стал возможным в высокоскоростных высоковольтных коммутационных приложениях. Хотя на первых порах в производстве SiC JFET были трудности, эти проблемы в основном решены и широко используются в сценариях, где они используются с традиционными низковольтными кремниевыми MOSFET.
<р>
С развитием электронных технологий технология JFET также столкнется с большим количеством приложений и проблем. Можем ли мы ожидать, что JFET будет играть большую роль и потенциал в будущих электронных устройствах?