Προτεινόμενοι Σύνδεσμοι:    greece   -   greece hotels   -   ειδησεις   -   greece news   -   ταβλι στο internet   -   livescore   -   νέα
 easypedia

Easypedia.gr
Ελλάδα
Αρχαία Ελλάδα
Ελληνες
Πρωθυπουργοί
Οικονομία
Γεωγραφία
Ιστορία
Γλώσσα
Πληθυσμός
Μυθολογία
Πολιτισμός & Τέχνες
Ζωγραφική
Θέατρο
Κινηματογράφος
Λογοτεχνία
Μουσική
Αρχιτεκτονική
Γλυπτική
Αθλητισμός
Μυθολογία
Θρησκεία
Θετικές & Φυσικές Επιστήμες
Ανθρωπολογία
Αστρονομία
Βιολογία
Γεωλογία
Επιστήμη υπολογιστών
Μαθηματικά
Τεχνολογία
Φυσική
Χημεία
Ιατρική
Φιλοσοφία & Κοινωνικ. Επιστήμες
Αρχαιολογία
Γλωσσολογία
Οικονομικά
Φιλοσοφία
Ψυχολογία
Γεωγραφία
Ασία
Αφρική
Ευρώπη
Πόλεις
Χώρες
Θάλασσες
Ιστορία
Ελληνική Ιστορία
Αρχαία Ιστορία
Βυζάντιο
Ευρωπαϊκή Ιστορία
Πόλεμοι
Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία
Σύγχρονη Ιστορία
 

Τρανζίστορ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Αυτό το άρθρο χρειάζεται επιμέλεια ώστε να ανταποκρίνεται σε υψηλότερες προδιαγραφές ορθογραφικής και συντακτικής ποιότητας ή μορφοποίησης.

Σημείωση: Πολλές φορές τα κείμενα στα οποία βρίσκεται αυτό το πρότυπο, παραβιάζουν πνευματικά δικαιώματα. Κάντε ένα σχετικό έλεγχο πριν ξεκινήσετε την επιμέλεια, αφού είναι πιθανό να διαγραφεί. Μετά την επιμέλεια του άρθρου, είστε ελεύθεροι να διαγράψετε αυτή την επισήμανση. Για περαιτέρω βοήθεια, δείτε τα άρθρα Πώς να επεξεργαστείτε μια σελίδα και Βικιπαίδεια:Οδηγός μορφοποίησης άρθρων.

Διάφοροι τύποι τρανζίστορ
Διάφοροι τύποι τρανζίστορ

Το τρανζίστορ (transistor) είναι μία ημιαγωγική διάταξη στερεάς κατάστασης, που έχει διάφορες εφαρμογές στην ηλεκτρονική, μερικές εκ των οποίων είναι η ενίσχυση, η σταθεροποίηση τάσης, η διαμόρφωση συχνότητας, η λειτουργία ως διακόπτης και ως μεταβλητή ωμική αντίσταση. Το τρανζίστορ μπορεί, ανάλογα με την τάση με την οποία πολώνεται, να ρυθμίζει τη ροή του ρεύματος που απορροφά από συνδεδεμένη πηγή τάσης. Τα τρανζίστορ κατασκευάζονται είτε ως ξεχωριστά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, είτε ως μέρη κάποιου ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Πίνακας περιεχομένων

ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ

Οι δίοδοι και τα τρανζίστορ χαρακτηρίζονται με κώδικα γραμμάτων και αριθμών σύμφωνα με αυτόν τον κώδικα. Το πρώτο γράμμα μας δίνει το υλικό κατασκευής του ημιαγωγού: Α:Γερμάνιο ή άλλο υλικό με ενεργειακό χάσμα από 0,6 έως 1eV B: Πυρίτιο ή άλλο υλικό με ενεργειακό χάσμα από 1 μέχρι και 1,3eV C: Αρσενικούχο Γάλλιο πάνω από 1,3eV D: Αντιμονιούχο Ίνδιο ή άλλο υλικό με ενεργειακό χάσμα μικρότερο από 0,6eV R: Υλικά άλλων χημικών ενώσεων (π.χ. θειούχο κάδμιο)

Το δεύτερο γράμμα δείχνει τη βασική εφαρμογή που έχει ο ημιαγωγός:

Α: Δίοδος μικρής ισχύος(διακόπτης,φωράτρια,μίκτρια) Β: Δίοδος μεταβλητής χωρητικότητας(Varicap) C: Τρανζίστορ ακουστικών συχνοτήτων μικρής ισχύος D: Τρανζίστορ ακουστικών συχνοτήτων μεγάλης ισχύος E: Δίοδος Tunnel F: Τρανζίστορ υψηλών συχνοτήτων μικρής ισχύος L: Τρανζίστορ υψηλών συχνοτήτων μεγάλης ισχύος Ν: Φωτοζεύκτης(optocoupler) P: Φωτοτρανζίστορ Q: Δίοδος LED R: Ημιαγωγοί ελέγχου και διακόπτες μικρής ισχύος (Triac, Thyristor) S: Τρανζίστορ για εφαρμογές διακόπτη Τ: Ημιαγωγοί ελέγχου και διακόπτες μεγάλης ισχύος U: Τρανζίστορ ισχύος για εφαρμογές διακόπτη X: Δίοδος ειδικής χρήσης Υ: Δίοδος ανόρθωσης Ζ: Δίοδος σταθεροποίησης τάσης Zener

Το τρίτο γράμμα, εάν υπάρχει, ακολουθείται από δύο αριθμούς και μας δείχνει ότι πρόκειται για ημιαγωγό που χρησιμοποιείτε σε βιομηχανικές και επαγγελματικές συσκευές. Το γράμμα αυτό είναι από τα τελευταία του αλφαβήτου(Ζ,Υ,Χ, κ.λ.π.). Το γράμμα αυτό δεν έχει κάποια ιδιαίτερη σημασία. Εάν δεν υπάρχει τρίτο γράμμα αλλά μετά τα δυο γράμματα ακολουθούν τρεις αριθμοί οι ημιαγωγοί αυτοί χρησιμοποιούνται σε συσκευές γενικής χρήσης. Οι αριθμοί μας δείχνουν την σειρά καταχώρησης του ημιαγωγού.

Παραδείγματα ημιαγωγών ευρωπαϊκού κώδικα: ΒC547→Τρανζίστορ πυριτίου Α.F(ακουστικής συχνότητας) χαμηλής ισχύος CQ513→Δίοδος LED αρσενικούχου γαλλίου (GaAs)

Ιστορία

Οι πρώτες πατέντες που σχετίζονταν με την αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ κατοχυρώθηκαν το 1928 από τον Julius Edgar Lilienfeld στην Γερμανία. Το 1934 ο Γερμανός φυσικός Dr. Oskar Heil κατοχύρωσε το τρανζίστορ επίδρασης πεδίου. Αυτή τους η εργασία ακολούθησε τις προσπάθειες τους επί του Β' Παγκοσμίου Πολέμου να παρασκευάσουν γερμάνιο μεγάλης καθαρότητας που χρησιμοποιούταν στα ραντάρ ως στοιχείο του δέκτη για μικροκύματα. Η προηγούμενη τεχνολογία που βασιζόταν σε λυχνίες δεν εναλλασσόταν αρκετά γρήγορα για να εξυπηρετήσει επαρκώς αυτή τη λειτουργία. Έτσι η ομάδα των παραπάνω ερευνητών χρησιμοποίησε διόδους στερεάς κατάστασης. Με τις γνώσεις που απέκτησαν από αυτές, προσπάθησαν να κατασκευάσουν μία τρίοδο, πράγμα που αποδείχθηκε δύσκολο αρχικά. Ο Bardeen τελικά ανέπτυξε έναν νέο κλάδο φυσικής επιφανειών με σκοπό να ερμηνεύσει τις "περίεργες" συμπεριφορές που παρατηρούσαν στα πειράματά τους και οι Bardeen και Brattain τελικά κατάφεραν να κατασκευάσουν μία συσκευή που λειτουργούσε.

Είδη

PNP Image:JFET_symbol_P.png P-channel
NPN Image:JFET_symbol_N.png N-channel
BJT JFET
Σύμβολα για τρανζίστορ BJT και JFET

Τρανζίστορ διφυούς αγωγής - BJT

Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου - FET

Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (αγγλικά: Field Effect Transistor) ή FET από τα αρχικά των αγγλικών λέξεων είναι μια ηλεκτρονική διάταξη με τρεις ακροδέκτες η οποία περιλαμβάνει μια επαφή p-n. Η λειτουργία του βασίζεται στον έλεγχο ενός εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου με την εφαρμογή εξωτερικού δυναμικού στον έναν από τους τρεις ακροδέκτες που ονομάζεται πύλη (gate). Το πεδίο αυτό ελέγχει την αγωγιμότητα μεταξύ των άλλων δυο ακροδεκτών, που ονομάζονται απαγωγός ή εκροή ή υποδοχή (drain) και πηγή (source). Το ρεύμα που διέρχεται από αυτούς τους δύο ακροδέκτες ελέγχεται από το πεδίο αυτό και έτσι, ενώ στα διπολικά τρανζίστορ ο έλεγχος του ρεύματος στην έξοδο γίνεται με το ρεύμα βάσης, στα FETs ο έλεγχος γίνεται με το δυναμικό της πύλης. Επίσης, η αγωγιμότητα γίνεται με ένα τύπο φορέων (οπές ή ηλεκτρόνια) ανάλογα με την πολικότητά τους, οπότε τα τρανζίστορ αυτά χαρακτηρίζονται σαν μονοπολικά (unipolar). Υπάρχουν δυο τύποι FET που ονομάζονται FET επαφής, JFET (Junction FET) και FET μονωμένης πύλης ή Μετάλλου-Οξειδίου-Ημιαγωγού, (MOSFET, Metal-Oxide- Semiconductor FET). Κάθε τύπος μπορεί να κατασκευαστεί με κανάλι αγωγιμότητας ημιαγωγού τύπου n ή τύπου p, οπότε χαρακτηρίζεται αντίστοιχα σαν n-καναλιού (n-channel) ή p-καναλιού (p-channel). Επιπλέον, υπάρχουν δύο κατηγορίες των παραπάνω, τα FET αραίωσης (depletion mode) και τα FET πύκνωσης (enhancement mode). Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του FET είναι ότι συχνά είναι απλούστερο να κατασκευαστεί και ότι καταλαμβάνει μικρότερο χώρο πάνω σε ένα chip απ’ ότι ένα BJT. Έτσι η πυκνότητα εξαρτημάτων πάνω σε ένα μόνο chip μπορεί να είναι εξαιρετικά μεγάλη και συχνά ξεπερνά τα 100.000 MOSFET ανά τσιπ. Μια δεύτερη πολύ σημαντική ιδιότητα είναι ότι οι διατάξεις MOS μπορούν να συνδεθούν σαν αντιστάσεις και σαν πυκνωτές ανάλογα με την χρήσης που θέλουμε. Αυτό επιτρέπει την σχεδίαση συστημάτων που αποτελούνται αποκλειστικά από MOSFET και όχι από άλλα εξαρτήματα. Η εκμετάλλευση των ιδιοτήτων αυτών κάνει το MOSFET την κυρίαρχη συσκευή σε συστήματα πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (VLSI: Very Large Scale Integration). Αντίθετα με το BJT, το FET είναι μια συσκευή φορέων πλειονότητας. Η λειτουργία του εξαρτάται από την χρήση ενός ηλεκτρικού πεδίου που εφαρμόζεται για να ελέγχει ένα ρεύμα. Έτσι το FET είναι μια πηγή ρεύματος που ελέγχεται από τάση, που όπως είναι γνωστό μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν διακόπτης και σαν ενισχυτής.

Το FET Επαφής (JFET)

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η βασική δομή ενός JFET καναλιού τύπου n. Οι ακροδέκτες απαγωγού και πηγής κατασκευάζονται από τις ωμικές επαφές στα άκρα ενός κομματιού ημιαγωγού τύπου n. Ηλεκτρόνια, που είναι φορείς πλειονότητας, αναγκάζονται να κινηθούν κατά μήκος του κομματιού με μια τάση που εφαρμόζεται μεταξύ απαγωγού και πηγής. Ο τρίτος ακροδέκτης, που ονομάζεται πύλη, σχηματίζεται συνδέοντας ηλεκτρικά τις δυο ρηχές περιοχές τύπου p+. Η περιοχή τύπου n μεταξύ των δυο πυλών p+ ονομάζεται κανάλι μέσα από το οποίο οι φορείς πλειονότητας μετακινούνται μεταξύ της πηγής και του απαγωγού.

Διάγραμμα και σύμβολο τρανζίστορ JFET τύπου n


Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (αγγλικά: Field Effect Transistor) ή FET από τα αρχικά των αγγλικών λέξεων είναι μια ηλεκτρονική διάταξη με τρεις ακροδέκτες η οποία περιλαμβάνει μια επαφή p-n. Η λειτουργία του βασίζεται στον έλεγχο ενός εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου με την εφαρμογή εξωτερικού δυναμικού στον έναν από τους τρεις ακροδέκτες που ονομάζεται πύλη (gate). Το πεδίο αυτό ελέγχει την αγωγιμότητα μεταξύ των άλλων δυο ακροδεκτών, που ονομάζονται απαγωγός ή εκροή ή υποδοχή (drain) και πηγή (source). Το ρεύμα που διέρχεται από αυτούς τους δύο ακροδέκτες ελέγχεται από το πεδίο αυτό και έτσι, ενώ στα διπολικά τρανζίστορ ο έλεγχος του ρεύματος στην έξοδο γίνεται με το ρεύμα βάσης, στα FETs ο έλεγχος γίνεται με το δυναμικό της πύλης. Επίσης, η αγωγιμότητα γίνεται με ένα τύπο φορέων (οπές ή ηλεκτρόνια) ανάλογα με την πολικότητά τους, οπότε τα τρανζίστορ αυτά χαρακτηρίζονται σαν μονοπολικά (unipolar). Υπάρχουν δυο τύποι FET που ονομάζονται FET επαφής, JFET (Junction FET) και FET μονωμένης πύλης ή Μετάλλου-Οξειδίου-Ημιαγωγού, (MOSFET, Metal-Oxide- Semiconductor FET). Κάθε τύπος μπορεί να κατασκευαστεί με κανάλι αγωγιμότητας ημιαγωγού τύπου n ή τύπου p, οπότε χαρακτηρίζεται αντίστοιχα σαν n-καναλιού (n-channel) ή p-καναλιού (p-channel). Επιπλέον, υπάρχουν δύο κατηγορίες των παραπάνω, τα FET αραίωσης (depletion mode) και τα FET πύκνωσης (enhancement mode). Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του FET είναι ότι συχνά είναι απλούστερο να κατασκευαστεί και ότι καταλαμβάνει μικρότερο χώρο πάνω σε ένα chip απ’ ότι ένα BJT. Έτσι η πυκνότητα εξαρτημάτων πάνω σε ένα μόνο chip μπορεί να είναι εξαιρετικά μεγάλη και συχνά ξεπερνά τα 100.000 MOSFET ανά τσιπ. Μια δεύτερη πολύ σημαντική ιδιότητα είναι ότι οι διατάξεις MOS μπορούν να συνδεθούν σαν αντιστάσεις και σαν πυκνωτές ανάλογα με την χρήσης που θέλουμε. Αυτό επιτρέπει την σχεδίαση συστημάτων που αποτελούνται αποκλειστικά από MOSFET και όχι από άλλα εξαρτήματα. Η εκμετάλλευση των ιδιοτήτων αυτών κάνει το MOSFET την κυρίαρχη συσκευή σε συστήματα πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (VLSI: Very Large Scale Integration). Αντίθετα με το BJT, το FET είναι μια συσκευή φορέων πλειονότητας. Η λειτουργία του εξαρτάται από την χρήση ενός ηλεκτρικού πεδίου που εφαρμόζεται για να ελέγχει ένα ρεύμα. Έτσι το FET είναι μια πηγή ρεύματος που ελέγχεται από τάση, που όπως είναι γνωστό μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν διακόπτης και σαν ενισχυτής.

ΤΟ FET ΕΠΑΦΗΣ (JFET)

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η βασική δομή ενός JFET καναλιού τύπου n. Οι ακροδέκτες απαγωγού και πηγής κατασκευάζονται από τις ωμικές επαφές στα άκρα ενός κομματιού ημιαγωγού τύπου n. Ηλεκτρόνια, που είναι φορείς πλειονότητας, αναγκάζονται να κινηθούν κατά μήκος του κομματιού με μια τάση που εφαρμόζεται μεταξύ απαγωγού και πηγής. Ο τρίτος ακροδέκτης, που ονομάζεται πύλη, σχηματίζεται συνδέοντας ηλεκτρικά τις δυο ρηχές περιοχές τύπου p+. Η περιοχή τύπου n μεταξύ των δυο πυλών p+ ονομάζεται κανάλι μέσα από το οποίο οι φορείς πλειονότητας μετακινούνται μεταξύ της πηγής και του απαγωγού.


Εικόνα:fet1.jpg

Λειτουργία του JFET

Ας δούμε την σχηματική παράσταση μιας συσκευής καναλιού τύπου-n του παραπάνω Σχήματος που παριστάνει την συνδεσμολογία κοινής πηγής. Αν και η εξέτασή μας επικεντρώνεται σε συσκευή τύπου-n, ισχύει εξίσου και στο JFET καναλιού-p αν αναγνωρίσουμε ότι οι πολικότητες τάσης και οι κατευθύνσεις ρευμάτων στις συσκευές τύπου p είναι αντίθετες από τις αντίστοιχες πολικότητες και κατευθύνσεις των JFET καναλιού τύπου n. Παρατηρούμε ότι οι περιοχές πύλης και το κανάλι αποτελούν μια επαφή pn που, στην λειτουργία του JFET, διατηρούνται σε κατάσταση ανάστροφης πόλωσης. Αν εφαρμοστεί μια αρνητική τάση πύλης – πηγής η επαφή πολώνεται κατά την ανάστροφη φορά. Το ίδιο συμβαίνει αν εφαρμοστεί μια θετική τάση απαγωγού – πηγής. Στις δυο πλευρές της επαφής pn με ανάστροφη πόλωση υπάρχουν περιοχές φορτίων χώρου. Οι φορείς ρεύματος έχουν διαχυθεί κατά μήκος της επαφής, αφήνοντας μόνο ακάλυπτα θετικά ιόντα στην πλευρά n και αρνητικά ιόντα στην πλευρά p. Καθώς αυξάνει η ανάστροφη πόλωση κατά μήκος της επαφής, αυξάνει και το πάχος της περιοχής των ακίνητων ακάλυπτων φορτίων. Έτσι το αποτέλεσμα είναι ένα στρώμα φορτίων χώρου που βρίσκεται σχεδόν εξ ολοκλήρου στο κανάλι n. Η αγωγιμότητα της περιοχής αυτής είναι μηδέν επειδή δεν υπάρχουν διαθέσιμοι φορείς ρεύματος. Έτσι, βλέπουμε ότι όταν η ανάστροφη τάση αυξάνει το ενεργό πλάτος του καναλιού στο παρακάτω σχήμα ελαττώνεται. Σε τάση πύλης – πηγής VGS = Vp, που ονομάζεται τάση «διάτρησης», το πλάτος του καναλιού γίνεται μηδέν επειδή όλο το ελεύθερο φορτίο έχει απομακρυνθεί από το κανάλι. Έτσι, για σταθερή τάση απαγωγού – πηγής, το ρεύμα απαγωγού θα είναι συνάρτηση της τάσης ανάστροφης πόλωσης κατά μήκος της επαφής πύλης. Επειδή ο μηχανισμός ελέγχου του ρεύματος είναι αποτέλεσμα της ύπαρξης του πεδίου που σχετίζεται με την περιοχή εκκένωσης, στην ονομασία της διάταξης χρησιμοποιείται ο όρος «φαινόμενο πεδίου».Εικόνα:fet2.jpg


ΟΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΤΟΥ JFET Οι χαρακτηριστικές εξόδου ενός συνηθισμένου διακριτού JFET καναλιού τύπου n, που φαίνονται στο Σχήμα 5-5, δίνουν το ID σαν συνάρτηση της VDS με παράμετρο την VGS.


Για να δούμε ποιοτικά τον λόγο για τον οποίο οι χαρακτηριστικές έχουν αυτήν την μορφή, έστω πρώτα η περίπτωση όπου VGS = 0. Για ID = 0 το κανάλι μεταξύ των επαφών πύλης είναι εντελώς ανοικτό. Αν εφαρμοστεί μια μικρή τάση VDS, το κομμάτι τύπου n αντιδρά σαν μια απλή αντίσταση από ημιαγωγό και το ρεύμα ID αυξάνεται γραμμικά με την VDS. Όταν αυξάνει το ρεύμα, η ωμική πτώση τάσης κατά μήκος της περιοχής του καναλιού τύπου n πολώνει την επαφή πύλης κατά την ανάστροφη φορά και το τμήμα του καναλιού που άγει αρχίζει να κλείνει με μορφή λαβίδας λόγω της κατανομής της πτώσης τάσης κατά μήκος του καναλιού (σύσφιγξη του καναλιού). Εξαιτίας της ωμικής πτώσης τάσης κατά μήκος του καναλιού, η σύσφιγξη δεν είναι ομοιόμορφη, αλλά είναι εντονότερη σε αποστάσεις που απέχουν περισσότερο από την πηγή, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5-4. Στο τέλος, φτάνουμε σε μια τάση VD στην οποία παρουσιάζεται η διάτρηση του καναλιού. Αυτή είναι η τάση όπου η καμπύλη του ρεύματος ID αρχίζει να γίνεται οριζόντια και να πλησιάζει σε μια σταθερή τιμή. Βέβαια, θεωρητικά δεν είναι δυνατό να κλείσει τελείως το κανάλι και το ρεύμα ID να γίνει μηδέν. Στην πραγματικότητα αν συνέβαινε αυτό, δεν θα ήταν απαραίτητη η ωμική πτώση τάσης που χρειάζεται για την ανάστροφη πόλωση. Παρατηρούμε στις χαρακτηριστικές ότι: α) Κάθε χαρακτηριστική έχει μια ωμική περιοχή ή περιοχή μη κορεσμού για μικρές τιμές της VD, όπου το ID είναι ανάλογο με την VDS β) Κάθε καμπύλη έχει ακόμη και μια περιοχή σταθερού ρεύματος ή περιοχή κορεσμού ρεύματος για μεγάλες τιμές της VDS, όπου το ID αντιδρά πολύ λίγο στην VDS. Σχήμα 5-4 Δομή πολωμένου JFET καναλιού τύπου nόπου φαίνεται η περιοχή εκκένωσης που συσφίγγει το κανάλι. Αν τώρα η τάση VGS γίνει μηδέν, τότε η τάση που χρειάζεται η επαφή για να πολωθεί ανάστροφα παρέχεται από την VDS. Αν εφαρμοστεί αρνητική VGS, η περιοχή εκκένωσης που δημιουργείται ελαττώνει το πλάτος του καναλιού ακόμη και με VDS = 0. Έτσι, η διάτρηση εμφανίζεται σε μικρότερη τιμή της VDS και η μέγιστη τιμή της ID ελαττώνεται, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5-5. Σε VGS = Vp, την τάση διάτρησης, είναι ID = 0 γιατί το κανάλι έχει συσφιχθεί εντελώς για όλες τις τιμές της VDS ≥ 0.

Εικόνα:fet3.jpg



Λειτουργία του JFET

Δομή πολωμένου JFET καναλιού τύπου n όπου φαίνεται η περιοχή εκκένωσης που συσφίγγει το κανάλι

Ας δούμε την σχηματική παράσταση μιας συσκευής καναλιού τύπου-n του παραπάνω Σχήματος που παριστάνει την συνδεσμολογία κοινής πηγής. Αν και η εξέτασή μας επικεντρώνεται σε συσκευή τύπου-n, ισχύει εξίσου και στο JFET καναλιού-p αν αναγνωρίσουμε ότι οι πολικότητες τάσης και οι κατευθύνσεις ρευμάτων στις συσκευές τύπου p είναι αντίθετες από τις αντίστοιχες πολικότητες και κατευθύνσεις των JFET καναλιού τύπου n. Παρατηρούμε ότι οι περιοχές πύλης και το κανάλι αποτελούν μια επαφή pn που, στην λειτουργία του JFET, διατηρούνται σε κατάσταση ανάστροφης πόλωσης. Αν εφαρμοστεί μια αρνητική τάση πύλης – πηγής η επαφή πολώνεται κατά την ανάστροφη φορά. Το ίδιο συμβαίνει αν εφαρμοστεί μια θετική τάση απαγωγού – πηγής. Στις δυο πλευρές της επαφής pn με ανάστροφη πόλωση υπάρχουν περιοχές φορτίων χώρου. Οι φορείς ρεύματος έχουν διαχυθεί κατά μήκος της επαφής, αφήνοντας μόνο ακάλυπτα θετικά ιόντα στην πλευρά n και αρνητικά ιόντα στην πλευρά p. Καθώς αυξάνει η ανάστροφη πόλωση κατά μήκος της επαφής, αυξάνει και το πάχος της περιοχής των ακίνητων ακάλυπτων φορτίων. Έτσι το αποτέλεσμα είναι ένα στρώμα φορτίων χώρου που βρίσκεται σχεδόν εξ ολοκλήρου στο κανάλι n. Η αγωγιμότητα της περιοχής αυτής είναι μηδέν επειδή δεν υπάρχουν διαθέσιμοι φορείς ρεύματος. Έτσι, βλέπουμε ότι όταν η ανάστροφη τάση αυξάνει το ενεργό πλάτος του καναλιού στο παρακάτω σχήμα ελαττώνεται. Σε τάση πύλης – πηγής VGS = Vp, που ονομάζεται τάση «διάτρησης», το πλάτος του καναλιού γίνεται μηδέν επειδή όλο το ελεύθερο φορτίο έχει απομακρυνθεί από το κανάλι. Έτσι, για σταθερή τάση απαγωγού – πηγής, το ρεύμα απαγωγού θα είναι συνάρτηση της τάσης ανάστροφης πόλωσης κατά μήκος της επαφής πύλης. Επειδή ο μηχανισμός ελέγχου του ρεύματος είναι αποτέλεσμα της ύπαρξης του πεδίου που σχετίζεται με την περιοχή εκκένωσης, στην ονομασία της διάταξης χρησιμοποιείται ο όρος «φαινόμενο πεδίου».

Οι Χαρακτηριστικές του JFET

Χαρακτηριστικές εξόδου ενός καναλιού JFET

Οι χαρακτηριστικές εξόδου ενός συνηθισμένου διακριτού JFET καναλιού τύπου n, που φαίνονται στο παρακάτω Σχήμα δίνουν το ID σαν συνάρτηση της VDS με παράμετρο την VGS.

Για να δούμε ποιοτικά τον λόγο για τον οποίο οι χαρακτηριστικές έχουν αυτήν την μορφή, έστω πρώτα η περίπτωση όπου VGS = 0. Για ID = 0 το κανάλι μεταξύ των επαφών πύλης είναι εντελώς ανοικτό. Αν εφαρμοστεί μια μικρή τάση VDS, το κομμάτι τύπου n αντιδρά σαν μια απλή αντίσταση από ημιαγωγό και το ρεύμα ID αυξάνεται γραμμικά με την VDS. Όταν αυξάνει το ρεύμα, η ωμική πτώση τάσης κατά μήκος της περιοχής του καναλιού τύπου n πολώνει την επαφή πύλης κατά την ανάστροφη φορά και το τμήμα του καναλιού που άγει αρχίζει να κλείνει με μορφή λαβίδας λόγω της κατανομής της πτώσης τάσης κατά μήκος του καναλιού (σύσφιγξη του καναλιού). Εξαιτίας της ωμικής πτώσης τάσης κατά μήκος του καναλιού, η σύσφιγξη δεν είναι ομοιόμορφη, αλλά είναι εντονότερη σε αποστάσεις που απέχουν περισσότερο από την πηγή, όπως φαίνεται στο παραπάνω Σχήμα. Στο τέλος, φτάνουμε σε μια τάση VD στην οποία παρουσιάζεται η διάτρηση του καναλιού. Αυτή είναι η τάση όπου η καμπύλη του ρεύματος ID αρχίζει να γίνεται οριζόντια και να πλησιάζει σε μια σταθερή τιμή. Βέβαια, θεωρητικά δεν είναι δυνατό να κλείσει τελείως το κανάλι και το ρεύμα ID να γίνει μηδέν. Στην πραγματικότητα αν συνέβαινε αυτό, δεν θα ήταν απαραίτητη η ωμική πτώση τάσης που χρειάζεται για την ανάστροφη πόλωση. Παρατηρούμε στις χαρακτηριστικές ότι: α) Κάθε χαρακτηριστική έχει μια ωμική περιοχή ή περιοχή μη κορεσμού για μικρές τιμές της VD, όπου το ID είναι ανάλογο με την VDS β) Κάθε καμπύλη έχει ακόμη και μια περιοχή σταθερού ρεύματος ή περιοχή κορεσμού ρεύματος για μεγάλες τιμές της VDS, όπου το ID αντιδρά πολύ λίγο στην VDS. Δομή πολωμένου JFET καναλιού τύπου n όπου φαίνεται η περιοχή εκκένωσης που συσφίγγει το κανάλι. Αν τώρα η τάση VGS γίνει μηδέν, τότε η τάση που χρειάζεται η επαφή για να πολωθεί ανάστροφα παρέχεται από την VDS. Αν εφαρμοστεί αρνητική VGS, η περιοχή εκκένωσης που δημιουργείται ελαττώνει το πλάτος του καναλιού ακόμη και με VDS = 0. Έτσι, η διάτρηση εμφανίζεται σε μικρότερη τιμή της VDS και η μέγιστη τιμή της ID ελαττώνεται, όπως φαίνεται στο παρακάτω Σχήμα. Σε VGS = Vp, την τάση διάτρησης, είναι ID = 0 γιατί το κανάλι έχει συσφιχθεί εντελώς για όλες τις τιμές της VDS ≥ 0.