Language
Country/Area
No result found
Tại sao JFET được gọi là ‘thiết bị chế độ cạn kiệt’? Bí mật đằng sau điều này là gì?
Trong kỹ thuật điện tử và công nghệ bán dẫn, bóng bán dẫn hiệu ứng trường tiếp giáp (JFET) được sử dụng rộng rãi. JFET là một thiết bị bán dẫn ba cực đơn giản có thể được sử dụng như một công tắc điều khiển điện tử, một điện trở hoặc để chế tạo bộ khuếch đại. Không giống như bóng bán dẫn lưỡng cực (BJT), JFET được điều khiển hoàn toàn bằng điện áp vì nó không yêu cầu dòng điện phân cực. JFET được gọi là thiết bị chế độ cạn kiệt vì hoạt động của nó liên quan chặt chẽ đến "vùng cạn kiệt" của không gian hiện tại.
Nguyên lý hoạt động của JFET có thể ví như việc kiểm soát dòng chảy của vòi nước trong vườn. Bằng cách bóp vòi để giảm tiết diện và do đó giảm dòng chảy của nước, JFET kiểm soát dòng chảy bằng cách thu hẹp kênh dẫn điện.
Cấu trúc như vậy cung cấp cho JFET trở kháng đầu vào cao, thường lên tới 10^10 ohm, nghĩa là có rất ít nhiễu với mạch ở đầu vào. Bằng cách áp dụng điện áp phân cực ngược vào cực cổng, chúng ta có thể "chặn" hoặc giảm hiệu quả dòng điện chạy qua kênh, do đó kiểm soát được đầu ra. Đặc điểm này cũng là cơ sở giải thích tại sao JFET được gọi là thiết bị chế độ cạn kiệt.
Cấu trúc của JFET
JFET bao gồm một kênh dài làm bằng vật liệu bán dẫn, có thể là loại n hoặc loại p. Hai đầu của kênh được kết nối với cực nguồn và cực thoát, và chức năng cổng điều khiển dòng điện được thực hiện thông qua tiếp giáp pn liền kề với kênh. Khi điện áp thích hợp được đưa vào cổng, vùng cạn kiệt kết quả sẽ mở rộng, hạn chế dòng điện chạy qua kênh.
Chức năng của JFET
Trong điều kiện hoạt động bình thường, dòng điện chạy qua JFET có liên quan đến điện áp giữa cực nguồn và cực thoát của nó. Tính chất này làm cho JFET hữu ích trong nhiều mạch điện tử, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu độ nhiễu thấp và trở kháng đầu vào cao, chẳng hạn như bộ khuếch đại hoạt động (op-amp).
Nhiều thiết bị JFET có tính đối xứng trong thiết kế của cực nguồn và cực thoát, giúp chúng linh hoạt và tương thích hơn trong các ứng dụng.
Lịch sử của JFET
Khái niệm về JFET lần đầu tiên được Julius Lilienfeld đề xuất vào những năm 1920 và 1930, nhưng việc sản xuất thực tế đòi hỏi những tiến bộ công nghệ nhiều thập kỷ sau đó. Phải đến năm 1945, Heinrich Welk mới lần đầu nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho JFET. Sau đó vào năm 1953, George C. Daisy và Ian M. Ross đã sản xuất thành công JFET, đây cũng là một cột mốc quan trọng trong lịch sử của JFET.
Ứng dụng của JFET
JFET có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ, chúng thường được sử dụng trong bộ khuếch đại âm thanh và bộ khuếch đại RF do khả năng chống nhiễu tuyệt vời của chúng. Ngoài ra, với việc thương mại hóa các thiết bị có dải cấm rộng silicon carbon (SiC), JFET được trang bị tiềm năng cho tốc độ chuyển mạch cao hơn và các ứng dụng điện áp cao, khiến JFET đóng vai trò quan trọng hơn trong các thiết bị điện tử hiện đại.
So sánh JFET và các loại transistor khác
JFET có độ khuếch đại cao hơn và độ nhiễu thấp hơn các loại bóng bán dẫn khác, khiến chúng trở nên rất quan trọng trong một số hệ thống có độ nhiễu thấp. Ngoài ra, JFET có khả năng chịu được sự tích tụ tĩnh điện tốt hơn so với bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực, điều này khiến JFET có lợi thế hơn trong một số ứng dụng nhạy cảm.
Nhìn chung, thiết kế, cấu trúc và chế độ làm việc độc đáo của JFET khiến nó trở thành một thành phần không thể thiếu trong công nghệ điện tử hiện đại. Tuy nhiên, khi công nghệ tiến bộ, vai trò của JFET cũng có thể thay đổi. Những cải tiến tuyệt vời nào sẽ chờ chúng ta khám phá trong tương lai?
