- Types de JFET
- Construction de JFET
- Fonctionnement de JFET
- Courbe de caractéristiques JFET
- Biais de JFET
JFET est un transistor à effet de champ à grille de jonction. Le transistor normal est un appareil commandé en courant qui a besoin de courant pour la polarisation, tandis que JFET est un appareil commandé en tension. Identique aux MOSFET, comme nous l'avons vu dans notre tutoriel précédent, JFET a trois terminaux Gate, Drain et Source.
JFET est un composant essentiel pour les commandes à tension de niveau de précision dans l'électronique analogique. Nous pouvons utiliser le JFET comme résistances contrôlées en tension ou comme interrupteur, ou même fabriquer un amplificateur à l'aide du JFET. C'est également une version économe en énergie pour remplacer les BJT. JFET fournit une faible consommation d'énergie et des dissipations de puissance assez faibles, améliorant ainsi l'efficacité globale du circuit. Il fournit également une impédance d'entrée très élevée, ce qui est un avantage majeur par rapport aux BJT.
Il existe différents types de transistors, dans la famille des FET, il existe deux sous-types: JFET et MOSFET. Nous avons déjà discuté de MOSFET dans le tutoriel précédent, ici nous en apprendrons davantage sur JFET.
Types de JFET
Identique au MOSFET, il a deux sous-types: le canal N JFET et le canal P JFET.
Les modèles schématiques JFET à canal N et JFET à canal P sont présentés dans l'image ci-dessus. La flèche indique les types de JFET. La flèche indiquant la porte indique que le JFET est à canal N et, d'autre part, la flèche provenant de la porte désigne le JFET à canal P. Cette flèche indique également la polarité de la jonction PN, qui est formée entre le canal et la grille. Fait intéressant, un mnémonique anglais est ceci, cette flèche d'un périphérique N-Channel indique «Points i n ».
Le courant traversant le drain et la source dépend de la tension appliquée à la borne Gate. Pour le canal N JFET, la tension de porte est négative et pour le canal P JFET, la tension de porte est positive.
Construction de JFET
Dans l'image ci-dessus, nous pouvons voir la construction de base d'un JFET. Le JFET à canal N est constitué d'un matériau de type P dans un substrat de type N, tandis que des matériaux de type N sont utilisés dans le substrat de type p pour former un JFET à canal P.
JFET est construit en utilisant le long canal de matériau semi-conducteur. Selon le processus de construction, si le JFET contient un grand nombre de porteurs de charge positifs (se réfère à des trous) est un JFET de type P, et s'il a un grand nombre de porteurs de charge négatifs (se réfère à des électrons) est appelé type N JFET.
Dans le long canal de matériau semi-conducteur, des contacts ohmiques à chaque extrémité sont créés pour former les connexions Source et Drain. Une jonction PN est formée dans un ou les deux côtés du canal.
Fonctionnement de JFET
Un meilleur exemple pour comprendre le fonctionnement d'un JFET est d'imaginer le tuyau d'arrosage. Supposons qu'un tuyau d'arrosage fournisse un débit d'eau à travers lui. Si nous pressons le tuyau, le débit d'eau sera moindre et à un certain point, si nous le pressons complètement, il n'y aura aucun débit d'eau. JFET fonctionne exactement de cette manière. Si nous échangeons le tuyau avec un JFET et le débit d'eau avec un courant, puis construisons le canal porteur de courant, nous pourrions contrôler le flux de courant.
Lorsqu'il n'y a pas de tension entre la grille et la source, le canal devient un chemin lisse qui est grand ouvert pour que les électrons circulent. Mais l'inverse se produit lorsqu'une tension est appliquée entre la grille et la source en polarité inverse, ce qui rend la jonction PN polarisée inversée et rend le canal plus étroit en augmentant la couche d'appauvrissement et pourrait mettre le JFET dans la région de coupure ou de pincement.
Dans l'image ci-dessous, nous pouvons voir le mode de saturation et le mode de pincement et nous pourrons comprendre que la couche d'épuisement s'est élargie et que le flux de courant diminue.
Si nous voulons désactiver un JFET, nous devons fournir une tension grille-source négative notée V GS pour un JFET de type N. Pour un JFET de type P, nous devons fournir un V GS positif.
JFET ne fonctionne qu'en mode d'épuisement, tandis que les MOSFET ont un mode d'épuisement et un mode d'amélioration.
Courbe de caractéristiques JFET
Dans l'image ci-dessus, un JFET est polarisé via une alimentation CC variable, qui contrôlera le V GS d'un JFET. Nous avons également appliqué une tension aux bornes du drain et de la source. En utilisant la variable V GS, nous pouvons tracer la courbe IV d'un JFET.
Dans l'image IV ci-dessus, nous pouvons voir trois graphiques, pour trois valeurs différentes de tensions V GS, 0V, -2V et -4V. Il existe trois régions différentes: Ohmic, Saturation et Breakdown. Pendant la région ohmique, le JFET agit comme une résistance contrôlée en tension, où le flux de courant est contrôlé par la tension qui lui est appliquée. Après cela, le JFET entre dans la région de saturation où la courbe est presque droite. Cela signifie que le flux de courant est suffisamment stable là où le V DS n'interférerait pas avec le flux de courant. Mais lorsque le V DS est bien plus que la tolérance, le JFET entre dans le mode de panne où le flux de courant est incontrôlé.
Cette courbe IV est presque la même pour le JFET à canal P aussi, mais il existe peu de différences. Le JFET passera en mode de coupure lorsque la tension V GS et Pinch ou (V P) est la même. De même que dans la courbe ci-dessus, pour le canal N JFET, le courant de drain augmente lorsque la V GS augmente. Mais pour le JFET à canal P, le courant de drain diminue lorsque la V GS augmente.
Biais de JFET
Différents types de techniques sont utilisés pour biaiser le JFET de manière appropriée. À partir de diverses techniques, ci-dessous trois sont largement utilisées:
- Technique de polarisation DC fixe
- Technique d'auto-polarisation
- Biais potentiel du diviseur
Technique de polarisation DC fixe
Dans la technique de polarisation continue fixe d'un JFET à canal N, la grille du JFET est connectée de telle sorte que le V GS du JFET reste négatif tout le temps. Comme l'impédance d'entrée d'un JFET est très élevée, aucun effet de charge n'est observé dans le signal d'entrée. Le courant circulant à travers la résistance R1 reste nul. Lorsque nous appliquons un signal CA à travers le condensateur d'entrée C1, le signal apparaît à travers la porte. Maintenant, si nous calculons la chute de tension à travers le R1, selon la loi d'Ohm, ce sera V = I x R ou V drop = Courant de porte x R1. Comme le courant circulant vers la porte est de 0, la chute de tension à travers la porte reste nulle. Ainsi, par cette technique de polarisation, nous pouvons contrôler le courant de drain JFET en modifiant simplement la tension fixe, modifiant ainsi le V GS.
Technique d'auto-polarisation
Dans la technique d'auto-polarisation, une seule résistance est ajoutée à travers la broche source. La chute de tension aux bornes de la résistance source R2 crée le V GS pour polariser la tension. Dans cette technique, le courant de grille est à nouveau nul. La tension source est déterminée par la même loi d'ohm V = I x R. Par conséquent tension source = courant de drain x résistance source. Maintenant, la tension grille à source peut être déterminée par les différences entre la tension de grille et la tension de source.
Puisque la tension de grille est 0 (comme le flux de courant de grille est 0, comme pour V = IR, tension de grille = courant de grille x résistance de grille = 0), le V GS = 0 - courant de grille x résistance de source. Ainsi, aucune source de polarisation externe n'est nécessaire. La polarisation est créée par soi-même, en utilisant la chute de tension à travers la résistance source.
Biais potentiel du diviseur
Dans cette technique, une résistance supplémentaire est utilisée et le circuit est légèrement modifié par rapport à la technique d'auto-polarisation, un diviseur de tension de potentiel utilisant R1 et R2 fournit la polarisation CC requise pour le JFET. La chute de tension aux bornes de la résistance source doit être supérieure à la tension de grille du diviseur de résistance. De cette manière, le V GS reste négatif.
Voilà donc comment JFET est construit et biaisé.