9 faits sur JFET : fonctionnement, fonctionnalités, applications, avantages et inconvénients

  • Qu'est-ce que JFET?
  • Types de JFET
  • Caractéristiques du JFET
  • BJT contre FET
  • JFET contre MOSFET
  • Applications
  • Avantages désavantages

Dans cet article, nous allons en apprendre davantage sur le transistor à effet de champ ou FET dans détails et un de son type important à savoir, le transistor à effet de champ à jonction (JFET) en détail.

Transistor à effet de champ (FET):

Dans un transistor à effet de champ, seul un champ électrique est utilisé pour contrôler le flux de courant. Les FET sont des transistors unipolaires. Le transistor à effet de champ (FET) a trois bornes, qui sont Source, Drain et Gate.

Types de transistors à effet de champ

Il existe deux principaux types de transistors à effet de champ,

  1. Transistor à effet de champ de jonction (JFET)
  2. Transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET) ou transistor à effet de champ à grille isolée ou IGFET).

Caractéristiques du transistor à effet de champ

  • Unipolaire - Dans le transistor à effet de champ, la conduction se fait soit par trou, soit par électron.
  • Impédance d'entrée élevée - le transistor à effet de champ a une impédance d'entrée élevée car le courant d'entrée dans le FET a circulé en raison de la polarisation inverse uniquement.
  • Impédance de sortie - L'impédance de sortie du FET est très faible.
  • Périphérique contrôlé par tensione - Le transistor à effet de champ est appelé dispositif contrôlé en tension car sa tension de sortie est contrôlée uniquement par la tension d'entrée de grille. 
  • Le bruit est faible - Le bruit du transistor à effet de champ est plus faible que dans les BJT comme dans les FET, pas de jonctions présentes dans le chemin de conduction.
  • Gain - L' Le gain est caractérisé comme la transconductance dans Transistor à effet de champ.

Transistor à effet de champ de jonction

JFET est l'un des types les plus simples de transistor à effet de champ qui a trois semi-conducteurs terminaux.

Contrairement à PNP et transistors NPN, les trois bornes d'un transistor à effet de champ à jonction sont,

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Fonctionnement du transistor à effet de champ à jonction (JFET)

Le JFET est un dispositif commandé en tension car il est commandé par l'utilisation d'une tension de polarisation inverse à la borne de grille. Le canal se vide et le courant électrique est coupé. On dit généralement qu'un transistor à effet de champ de jonction est activé lorsqu'il n'y a pas de tension entre la grille et la broche source.

Le transistor à effet de champ de jonction (JFET) est généralement de deux types car il est utilisé comme canal de type n ou de type p selon le fonctionnement. Dans le type n, lorsque la source de tension est connectée à la grille est -ve par rapport à la source, le courant diminue. De manière correspondante, lorsqu'un JFET a un canal de type p, si une tension positive est appliquée à la grille par rapport à la source, le courant est réduit.

Symbole du transistor à effet de champ à jonction (JFET) :

Symbole d'un JFET
Symbol of a JFET

Image2 Symbole
JFET canal N et canal P

Image3 Symbole
Couches typiques de JFET à canal P

Fonctionnement du transistor à effet de champ à jonction (JFET) :

Image4 Circuit

Avec VGS= 0; tension appliquée VDS fait passer un courant du drain aux bornes de la source.

Si une tension grille-source négative est appliquée, la couche d'appauvrissement de la jonction de canal de grille s'élargit et le canal devient étroit. Ainsi, la résistance du canal est augmentée et id diminue pour une valeur donnée de VDS. En raison de la petite valeur de VDS, la couche d'appauvrissement est uniforme et le dispositif agit comme une résistance à tension variable. En tant que valeur de VGS est augmentée dans le sens négatif, la couche d'appauvrissement s'élargit jusqu'à ce qu'elle occupe tout le canal. Cette valeur de VGS s'appelle la tension de pincement (VP).

Comme VDS apparaît le long de la longueur du canal, la tension monte le long du canal de la source au drain. En conséquence, la couche d'appauvrissement devient non uniforme. La polarisation inverse varie le long de la longueur du canal et est la plus élevée à l'extrémité du drain et la couche d'appauvrissement est la plus large à l'extrémité du drain. Par conséquent, la résistance du canal varie le long du canal et la courbe caractéristique devient non linéaire.

Paramètres JFET:

Transconductance (gm)

En attendant, le transistor à effet de champ à jonction est une tension contrôlée source de courant, le gain est la variation du courant de drain divisé par le changement de tension de grille. C'est ce qu'on appelle le gain de transconductance (abrégé en gm) du JFET

Transconductance est le rapport de variation du courant de drain (δID) pour changer la tension grille-source (δVGS) à une tension drain-source constante (VDS = Constante). Alors gm est fondamentalement la pente du changement de ID et en ce qui concerne le changement de VGS avec constante VDS. Il est donné par,

DG 6

Cette valeur est maximale à zéro de la tension grille-source (VGS = 0). La valeur maximale (gmo) est spécifiée dans la fiche technique du transistor à effet de champ de jonction (JFET). . Il est généralement présent dans les unités de conductance en particulier par unité Siemens. Pour le FET, les valeurs standard de la transconductance (gm) sont dans la gamme de un à trente milli siemens.

Résistance de vidange CA, ( r)

C'est la résistance entre les bornes de drain et de source, lorsque le transistor à effet de champ de jonction fonctionne dans la région Pinch Off. Il s'explique par le rapport de (ΔVDS), la variation de la tension drain-source à la variation du courant drain (ΔID) à constante VGS - la tension grille-source. Donc peut être écrit comme

DG 7

Facteur d'amplification (µ)

Le facteur d'amplification d'un transistor à effet de champ de jonction spécifie à quel point la tension de grille (VGS) a au-dessus de la tension de drain (VDS). Par exemple, si µ d'un JFET est 30, cela signifie que VGS est 30 fois plus efficace.

DG 8
µ = rd xgm

Caractéristiques I – V et tracé de sortie d'un JFET à canal n

Les quatre différentes régions de fonctionnement d'un transistor à effet de champ de jonction sont expliquées comme suit:

Région ohmique

Si la tension de porte est nulle (VGS = 0) alors la couche d'appauvrissement est très minime et le transistor à effet de champ de jonction fonctionne comme une résistance contrôlée en tension.

Région limite

Au cours de la région de coupure, VGS - la tension de grille est suffisante pour que le transistor à effet de champ de jonction agisse comme un circuit ouvert car la résistance du canal est au maximum. La région de coupure est parfois appelée aussi région de pincement.

Saturation ou région active 

Pendant la région de saturation, le transistor à effet de champ de jonction agit comme un bon conducteur et est contrôlé par VGS- la tension Gate-Source. Alors que pendant cette période, la tension drain-source, (VDS) a une influence faible ou négligeable.

Région de répartition 

Dans la région de ventilation, le VDS - la tension entre le drain et la source doit être suffisamment élevée pour que les transistors à effet de champ de jonction se décomposent comme un passage résistif et permettent un courant incontrôlé.

Avantages de JFET:

  • Impédance d'entrée élevée
  • Faible niveau de bruit
  • Petite taille
  • Réponse haute fréquence

Inconvénients de JFET:

  • Le transistor à effet de champ de jonction (JFET) a un produit de bande passante à faible gain
  • Il est plus vulnérable aux dommages lors de la manipulation et de la maintenance.

Applications de JFET:

  • JFET est utilisé comme interrupteur
  • Le transistor à effet de champ de jonction est utilisé comme amplificateur.
  • Il peut être utilisé comme tampon
  • Le transistor à effet de champ à jonction (JFET) est utilisé dans électronique numérique circuit en raison de sa taille et de son applicabilité.
JFET encapsulé
Toshiba K170
Crédit image:Euler666Encapsulé JFETCC BY-SA 3.0

BJT contre FET :

 BJTFET
PolaritéDispositif bipolaireDispositif unipolaire
Types de transporteursLes électrons et les trous sont deux types de porteursDes électrons ou des trous sont nécessaires ici.
Processus de mouvement Le mouvement du support se fait par processus de diffusion.Le déplacement des porteurs se fait par dérive.
Vitesse de commutationLa vitesse de commutation de BJT est comparativement plus rapide.La vitesse de commutation est comparativement plus lente.
Dépendance de la températureMoins stable à la températurePlus stable en température
BruitNiveau sonore plus élevéNiveau sonore moins
TailleComparativement plus grandComparativement plus petit, utilisé dans IC.
PrixComparativement moins cherComparativement cher
Paramètre de contrôleDispositif de contrôle actuelDispositif de contrôle de tension.
Impédance d'entréeFaible impédance d'entréeImpédance d'entrée élevée (de l'ordre de 1010 ohms)
GainCaractérisé par le gain de tensionTransconductance caractérisée

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