Jfet అంటే ఏమిటి: దాని నిర్మాణం, పని మరియు పక్షపాత పద్ధతులు

JFET జంక్షన్ గేట్ ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్. సాధారణ ట్రాన్సిస్టర్ ప్రస్తుత నియంత్రిత పరికరం, ఇది బయాసింగ్ కోసం కరెంట్ అవసరం, అయితే JFET వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరం. మా మునుపటి ట్యుటోరియల్‌లో చూసినట్లుగా, MOSFET ల మాదిరిగానే, JFET కి మూడు టెర్మినల్స్ గేట్, డ్రెయిన్ మరియు సోర్స్ ఉన్నాయి.

అనలాగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్లో ఖచ్చితమైన స్థాయి వోల్టేజ్ ఆపరేటెడ్ నియంత్రణలకు JFET ఒక ముఖ్యమైన భాగం. మేము JFET ని వోల్టేజ్ నియంత్రిత రెసిస్టర్లుగా లేదా స్విచ్ గా ఉపయోగించవచ్చు లేదా JFET ని ఉపయోగించి యాంప్లిఫైయర్ కూడా చేయవచ్చు. ఇది బిజెటిలను భర్తీ చేయడానికి శక్తి సామర్థ్య వెర్షన్. JFET తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు చాలా తక్కువ విద్యుత్ వెదజల్లులను అందిస్తుంది, తద్వారా సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. ఇది చాలా ఎక్కువ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను కూడా అందిస్తుంది, ఇది BJT ల కంటే పెద్ద ప్రయోజనం.

ట్రాన్సిస్టర్‌లో వివిధ రకాలు ఉన్నాయి, FET ల కుటుంబంలో, రెండు ఉప రకాలు ఉన్నాయి: JFET మరియు MOSFET. మునుపటి ట్యుటోరియల్‌లో మేము ఇప్పటికే MOSFET గురించి చర్చించాము, ఇక్కడ JFET గురించి తెలుసుకుంటాము.

JFET రకాలు

మోస్ఫెట్ మాదిరిగానే దీనికి రెండు ఉప రకాలు ఉన్నాయి- ఎన్ ఛానల్ జెఎఫ్ఇటి మరియు పి ఛానల్ జెఎఫ్ఇటి.

N ఛానల్ JFET మరియు P ఛానల్ JFET స్కీమాటిక్ మోడల్ పై చిత్రంలో చూపించబడ్డాయి. బాణం JFET రకాలను సూచిస్తుంది. గేట్‌కు చూపించే బాణం JFET N- ఛానల్ అని సూచిస్తుంది మరియు మరోవైపు గేట్ నుండి బాణం P- ఛానల్ JFET ని సూచిస్తుంది. ఈ బాణం ఛానెల్ మరియు గేట్ మధ్య ఏర్పడిన పిఎన్ జంక్షన్ యొక్క ధ్రువణతను కూడా సూచిస్తుంది. ఆసక్తికరంగా, ఒక ఆంగ్ల జ్ఞాపకం ఇది, N- ఛానల్ పరికరం యొక్క బాణం “పాయింట్లు i n ” ను సూచిస్తుంది.

కాలువ మరియు మూలం ద్వారా ప్రవహించే ప్రస్తుత గేట్ టెర్మినల్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. N ఛానల్ JFET కొరకు, గేట్ వోల్టేజ్ ప్రతికూలంగా ఉంటుంది మరియు P ఛానల్ JFET కొరకు గేట్ వోల్టేజ్ సానుకూలంగా ఉంటుంది.

JFET నిర్మాణం

పై చిత్రంలో, మేము JFET యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణాన్ని చూడవచ్చు. N- ఛానల్ JFET లో N- రకం ఉపరితలంలో P- రకం పదార్థం ఉంటుంది, అయితే P- రకం ఉపరితలంలో N- రకం పదార్థాలు P ఛానల్ JFET ను ఏర్పరుస్తాయి.

సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క పొడవైన ఛానెల్ ఉపయోగించి JFET నిర్మించబడింది. నిర్మాణ ప్రక్రియపై ఆధారపడి, JFET అధిక సంఖ్యలో పాజిటివ్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను కలిగి ఉంటే (రంధ్రాలుగా సూచిస్తుంది) P- రకం JFET, మరియు అది పెద్ద సంఖ్యలో నెగటివ్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను కలిగి ఉంటే (ఎలక్ట్రాన్‌లుగా సూచిస్తుంది) N- రకం అంటారు JFET.

సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క పొడవైన ఛానెల్‌లో, ప్రతి చివర ఓహ్మిక్ పరిచయాలు మూలం మరియు కాలువ కనెక్షన్‌లను రూపొందించడానికి సృష్టించబడతాయి. ఛానెల్ యొక్క ఒకటి లేదా రెండు వైపులా పిఎన్ జంక్షన్ ఏర్పడుతుంది.

JFET యొక్క పని

JFET యొక్క పనిని అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక మంచి ఉదాహరణ తోట గొట్టం పైపును imagine హించుకోవడం. ఒక తోట గొట్టం దాని ద్వారా నీటి ప్రవాహాన్ని అందిస్తుందని అనుకుందాం. మేము గొట్టం పిండితే నీటి ప్రవాహం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో మనం పూర్తిగా పిండితే సున్నా నీటి ప్రవాహం ఉంటుంది. JFET సరిగ్గా ఆ విధంగా పనిచేస్తుంది. మేము గొట్టాన్ని ఒక JFET తో మరియు నీటి ప్రవాహాన్ని కరెంట్‌తో మార్చుకుని, ప్రస్తుత-మోసే ఛానెల్‌ను నిర్మిస్తే, మేము ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని నియంత్రించవచ్చు.

గేట్ మరియు మూలం అంతటా వోల్టేజ్ లేనప్పుడు, ఛానల్ సున్నితమైన మార్గంగా మారుతుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహించడానికి విస్తృతంగా తెరిచి ఉంటుంది. రివర్స్ ధ్రువణతలో గేట్ మరియు మూలం మధ్య వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు రివర్స్ విషయం జరుగుతుంది, ఇది పిఎన్ జంక్షన్ పక్షపాతంతో మారుతుంది మరియు క్షీణత పొరను పెంచడం ద్వారా ఛానెల్‌ను ఇరుకైనదిగా చేస్తుంది మరియు JFET ను కట్-ఆఫ్‌లో ఉంచవచ్చు లేదా ప్రాంతాన్ని చిటికెడు చేయవచ్చు.

దిగువ చిత్రంలో మనం సంతృప్త మోడ్‌ను చూడవచ్చు మరియు మోడ్‌ను చిటికెడు చేయవచ్చు మరియు క్షీణత పొర విస్తృతంగా మారిందని మరియు ప్రస్తుత ప్రవాహం తక్కువగా మారుతుందని మేము అర్థం చేసుకోగలుగుతాము.

మేము ఒక JFET ను స్విచ్ ఆఫ్ చేయాలనుకుంటే, N- రకం JFET కోసం V _GS గా సూచించబడే సోర్స్ వోల్టేజ్‌కు ప్రతికూల గేట్‌ను అందించాలి. P- రకం JFET కోసం, మేము సానుకూల V _GS ను అందించాలి.

JFET క్షీణత మోడ్‌లో మాత్రమే పనిచేస్తుంది, అయితే MOSFET లకు క్షీణత మోడ్ మరియు మెరుగుదల మోడ్ ఉన్నాయి.

JFET లక్షణాల వక్రత

పై చిత్రంలో, ఒక JFET వేరియబుల్ DC సరఫరా ద్వారా పక్షపాతంతో ఉంటుంది, ఇది JFET యొక్క V _{GS ని} నియంత్రిస్తుంది. మేము డ్రెయిన్ మరియు సోర్స్ అంతటా వోల్టేజ్ను కూడా ఉపయోగించాము. వేరియబుల్ V _{GS ను} ఉపయోగించి, మేము JFET యొక్క IV వక్రతను ప్లాట్ చేయవచ్చు.

పై IV చిత్రంలో, V _GS వోల్టేజీల యొక్క మూడు వేర్వేరు విలువలకు, 0V, -2V మరియు -4V కోసం మేము మూడు గ్రాఫ్లను చూడవచ్చు. ఓహ్మిక్, సంతృప్తత మరియు విచ్ఛిన్న ప్రాంతం మూడు వేర్వేరు ప్రాంతాలు ఉన్నాయి. సమయంలో Ohmic ప్రాంతం, JFET ప్రస్తుత ప్రవాహం దరఖాస్తు వోల్టేజ్ నియంత్రించబడుతుంది పేరు ఒక వోల్టేజ్ నియంత్రించబడుతుంది నిరోధకం, వలె పనిచేస్తుంది. ఆ తరువాత, JFET వక్రత దాదాపుగా ఉన్న సంతృప్త ప్రాంతంలోకి వస్తుంది. అంటే ప్రస్తుత ప్రవాహం తగినంత స్థిరంగా ఉంటుంది, ఇక్కడ V _DS ప్రస్తుత ప్రవాహానికి అంతరాయం కలిగించదు. V _DS సహనం కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, JFET ప్రస్తుత ప్రవాహం అనియంత్రితంగా ఉన్న బ్రేక్‌డౌన్ మోడ్‌లోకి వస్తుంది.

ఈ IV వక్రరేఖ P ఛానల్ JFET కి కూడా దాదాపు ఒకే విధంగా ఉంటుంది, కానీ కొన్ని తేడాలు ఉన్నాయి. V _GS మరియు పించ్ వోల్టేజ్ లేదా (V _P) సమానంగా ఉన్నప్పుడు JFET కట్-ఆఫ్ మోడ్‌లోకి వెళ్తుంది. పై వక్రంలో వలె, N ఛానల్ JFET కొరకు V _GS పెరిగినప్పుడు కాలువ ప్రస్తుత పెరుగుదల పెరుగుతుంది. కానీ పి-ఛానల్ JFET కొరకు V _GS పెరిగినప్పుడు కాలువ ప్రవాహం తగ్గుతుంది.

JFET యొక్క బయాసింగ్

JFET ను సరైన పద్ధతిలో పక్షపాతం చేయడానికి వివిధ రకాల పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి. వివిధ పద్ధతుల నుండి, మూడు కంటే తక్కువ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి:

• స్థిర DC బయాసింగ్ టెక్నిక్
• సెల్ఫ్ బయాసింగ్ టెక్నిక్
• సంభావ్య డివైడర్ బయాసింగ్

స్థిర DC బయాసింగ్ టెక్నిక్

N ఛానల్ JFET యొక్క స్థిర DC బయాసింగ్ టెక్నిక్‌లో, JFET యొక్క గేట్ అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, JFET యొక్క V _GS అన్ని సమయాలలో ప్రతికూలంగా ఉంటుంది. JFET యొక్క ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ చాలా ఎక్కువగా ఉన్నందున ఇన్పుట్ సిగ్నల్ లో లోడింగ్ ప్రభావాలు లేవు. రెసిస్టర్ R1 ద్వారా ప్రస్తుత ప్రవాహం సున్నాగా ఉంటుంది. మేము ఇన్పుట్ కెపాసిటర్ C1 అంతటా AC సిగ్నల్ను వర్తింపజేసినప్పుడు, సిగ్నల్ గేట్ అంతటా కనిపిస్తుంది. ఇప్పుడు, మేము R1 అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ను లెక్కించినట్లయితే, ఓమ్స్ చట్టం ప్రకారం ఇది V = I x R లేదా V _{డ్రాప్} = గేట్ ప్రస్తుత x R1 అవుతుంది. గేట్‌కు ప్రవహించే కరెంట్ 0 కావడంతో గేట్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ సున్నాగా ఉంటుంది. కాబట్టి, ఈ బయాసింగ్ టెక్నిక్ ద్వారా, మనం స్థిర వోల్టేజ్‌ను మార్చడం ద్వారా V _{GS ని} మార్చడం ద్వారా JFET డ్రెయిన్ కరెంట్‌ను నియంత్రించవచ్చు.

సెల్ఫ్ బయాసింగ్ టెక్నిక్

స్వీయ-పక్షపాత పద్ధతిలో, సోర్స్ పిన్ అంతటా ఒకే నిరోధకం జోడించబడుతుంది. సోర్స్ రెసిస్టర్ R2 అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ వోల్టేజ్‌ను పక్షపాతం చేయడానికి V _GS ను సృష్టిస్తుంది. ఈ పద్ధతిలో, గేట్ కరెంట్ మళ్ళీ సున్నా. సోర్స్ వోల్టేజ్ అదే ఓమ్స్ చట్టం V = I x R. ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అందువల్ల సోర్స్ వోల్టేజ్ = కరెంట్ x సోర్స్ రెసిస్టర్‌ను హరించడం. ఇప్పుడు, గేట్ టు సోర్స్ వోల్టేజ్ గేట్ వోల్టేజ్ మరియు సోర్స్ వోల్టేజ్ మధ్య తేడాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

గేట్ వోల్టేజ్ 0 (గేట్ కరెంట్ ప్రవాహం 0 గా, V = IR ప్రకారం, గేట్ వోల్టేజ్ = గేట్ కరెంట్ x గేట్ రెసిస్టర్ = 0) V _GS = 0 - గేట్ కరెంట్ x సోర్స్ రెసిస్టెన్స్. అందువల్ల బాహ్య పక్షపాత మూలం అవసరం లేదు. సోర్స్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ ఉపయోగించి, బయాసింగ్ స్వీయ ద్వారా సృష్టించబడుతుంది.

సంభావ్య డివైడర్ బయాసింగ్

ఈ పద్ధతిలో, అదనపు నిరోధకం ఉపయోగించబడుతుంది మరియు సర్క్యూట్ స్వీయ-పక్షపాత సాంకేతికత నుండి కొద్దిగా సవరించబడుతుంది, R1 మరియు R2 ను ఉపయోగించే సంభావ్య వోల్టేజ్ డివైడర్ JFET కోసం అవసరమైన DC పక్షపాతాన్ని అందిస్తుంది. రెసిస్టర్ డివైడర్ గేట్ వోల్టేజ్ కంటే పెద్దదిగా ఉండటానికి సోర్స్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ అవసరం. ఈ విధంగా V _GS ప్రతికూలంగా ఉంటుంది.

కాబట్టి JFET ఎలా నిర్మించబడింది మరియు పక్షపాతం.