تحقیق ترانزیستور اثر میدانی FET

تحقیق ترانزیستور اثر میدانی FET

فصل اول
مشخصات JFET
1ـ1 مقدمه
ترانزیستور اثر میدانی (یا به اختصار FET) قطعه‌ای سه پایانه است كه در موارد بسیاری بكار می‌رود و در مقیاس وسیعی با ترانزیستور BJT رقابت می‌كند. اگرچه اختلافات مهمی بین این دو نوع قطعه وجود دارد اما تشابه بسیاری نیز بین آنها وجود دارد كه در بخشهای بعد به آن اشاره خواهد شد.
اختلاف نخست بین او دو نوع ترانزیستور در آن است كه ترانزیستور BJT همانگونه كه در شكل (الف 1ـ1) نشان داده شد یك قطعه كنترل جریان است، در حالیكه ترانزیستور JFET همانگونه كه در شكل (ب 1ـ1) دیده می‌شود یك قطعه كنترل ولتاژ است. به بیان دیگر، جریان IC در شكل (الف 1ـ1) تابع مستقیم مقدار IB است. در FET جریان I تابعی از ولتاژ VGS است كه مطابق شكل (ب 1ـ1) به ورودی مدار اعمال می‌شود. در هر حالت جریان مدار خروجی با یك پارامتر ورودی كنترل می‌شود. در یك حالت بوسیله جریان و در دیگری بوسیله ولتاژ اعمال شده.

درست مانند ترانزیستورهای npn و pnp قطبی، ترانزیستورهای اثر میدانی نیز از دو نوع كانال n و كانال p هستند. از اینرو، مهم است به خاطر داشته باشید كه ترانزیستور BJT یك قطعه دو قطبی (bipolar) است. یعنی میزان هدایت در آن تابع دو نوع حامل است: الكترونها و حفره‌ها. FET قطعه‌ای تك‌قطبی است كه فقط به هدایت اكلترون در (كانال n) و یا حفره (كانال p) وابسته است.
عبارت «اثر میدانی در نام این ترانزیستور با خود توضیحاتی را بهمراه دارد. ما همه با توانایی یك مغناطیس دائمی آشنا هستیم كه براده‌های فلزی را بدون تماس واقعی به سوی خود می‌كشد. میدان مغناطیسی یك مغناطیس دائمی براده‌های آهن را در امتداد خطوط شار مغناطیسی جذب می‌كند. در FET، بوسیله بارهای آن میدان الكتریكی بوجود می‌آید كه مسیر هدایت جریان خروجی را كنترل می‌كند بدون تماس مستقیم بین كنترل كننده و كمیتهای كنترل شونده.
این تمایل طبیعی است كه دومین قطعه را با تعدادی از كاربردهای مشابه قطعه اول معرفی كرده و برخی مشخصه‌های آن را با هم مقایسه كنیم. یكی از مهمترین شاخصه‌ای FET، امپدانس ورودی زیاد آن است. مقاومت ورودی آن در اندازه‌های 1 تا چند صد مگااهم از مقاومت ورودی ترانزیستور BJT بیشتر می‌شود. و این شاخصه‌ای است كه در طراحی سیستمهای تقویت ac خطی بسیار مهم است. به به عبارت دیگر، با ولتاژ اعمال شده یكسان تغییر در جریان خروجی معمولاً برای BJT بیشتر از FETها است. به همین دلیل، معمولاً بهره ولتاژ ac تقویت كننده‌های BJT خیلی بیشتر از FETهاست. بطور كلی، FETها در مقابل حرارت با ثبات‌تر از BJTها هستند. FETها معمولاً از نظر ساختمان از BJTها كوچكترند و این امر بطور ویژه كاربردشان را در تراشه‌های مدار مجتمع (آی‌سی) كارآمد می‌سازد. مشخصه‌های ساختمان برخی FETها در بكارگیری آنها بسیار موثر است.