Biasing di Junction Field Effect Transistor o Biasing di JFET

Prima di andare al tema attuale, facci sapere cos'èuna tensione di pin-off di un transistor ad effetto di campo di giunzione poiché assume un ruolo vitale per decidere il livello di polarizzazione di un transistor ad effetto di campo di giunzione.

Pinch Off Voltage

In un canale JFET, se applichiamo il positivoil potenziale al terminale di drain mantenendo il terminale di source a massa, vi è corrente da drain to source attraverso il canale a causa della deriva di elettroni liberi dalla sorgente allo scarico. Questa corrente provoca una caduta di tensione lungo il canale. Considerando questa distribuzione di tensione lungo il canale, possiamo dire che il potenziale del canale più vicino al terminale di scarico è più che più vicino al terminale sorgente. Allo stesso tempo, se il terminale di gate si trova in potenziale di terra, allora la giunzione PN tra la regione di gate e il canale diventa polarizzata inversamente, e la larghezza dello strato di svuotamento verso il terminale di drain è maggiore di quella del terminale di source.

Ora se aumentiamo continuamente lo scaricotensione, la larghezza dello strato di svuotamento viene aumentata più rapidamente di quella verso il terminale sorgente. Dopo una certa tensione di drain, lo strato di svuotamento verso il terminale di scarico si tocca l'un l'altro. Questa tensione è nota come tensione di spegnimento. Ciò significa che a una tensione di gate zero, la tensione di drain a cui gli strati di esaurimento da entrambi i lati si toccano viene definita tensione di spegnimento. Si trova che la corrente di drain è linearmente proporzionale alla tensione drain-source prima che si verifichi il pinch-off e la corrente di drain diventa quasi costante appena dopo la tensione di pinch-off. Se aumentiamo ulteriormente la tensione di drenaggio oltre la tensione di spurgo, la corrente di drenaggio rimane costante ma dopo un altro valore più elevato della tensione di drenaggio si verifica la rottura della valanga nella giunzione polarizzata inversa e la corrente di drenaggio improvvisa aumenta molto rapidamente. Questa tensione è nota come la tensione di rottura di JFET. Quindi qualsiasi transistor ad effetto di campo di giunzione deve essere azionato tra la tensione di pin-off e la tensione di breakdown quando agisce da amplificatore. Per mantenere il drenaggio alla tensione sorgente all'interno dell'intervallo, una fonte di tensione continua o una batteria di tensione adeguata è collegata in serie con resistenza di carico o resistenza di uscita. La tensione appare tra drain e source sarebbe

La tensione di pin-off appare tra drain e source isQui io_DSS è la corrente di drain che scorre attraverso il canale in fase di pinch-off mentre il gate gate è nel potenziale di terra.

Ora nel canale JFET, dobbiamo applicare il negativopotenziale al terminale di gate, e questo aumenterà ulteriormente la larghezza dello strato di deplezione tra la regione di gate e il canale. A causa della negatività della regione di tipo p, viene aumentata la polarizzazione inversa della giunzione. Si è già discusso del fatto che quando la tensione di drenaggio è così applicata mantenendo il terminale di gate messo a terra che gli strati di svuotamento verso il terminale di drenaggio sono già stati toccati e una piccola apertura di canale è stata creata tra gli strati per consentire alla corrente di scarico di fluire.

Quando aumentiamo il potenziale negativo delgate terminal, l'apertura del canale si restringe e quindi la corrente di drenaggio viene ridotta. Se continuiamo ad aumentare la tensione del terminale di gate negativo, la corrente di drain continua a diminuire e si vedrebbe che la corrente di drain diventa zero ad una certa tensione di gate. Questa tensione è nota come tensione di interruzione gate. Il valore della tensione di interruzione del gate è uguale alla tensione di spegnimento di un effetto di campo di giunzione, ma la polarità di queste due tensioni è opposta.
Quindi il campo operativo del segnale di ingresso di un JFET dovrebbe essere da 0 a -V_{GS (off)} dove V_{GS (off)} è il gate che interrompe la tensione. Per garantire l'intervallo operativo del segnale di ingresso variabile, il circuito di gate deve essere associato a una tensione polarizzata fissa che può essere applicata al circuito di gate o da una fonte di batteria separata o dalla deviazione di tensione dal circuito di uscita. A seconda dei metodi applicati, la polarizzazione della porta di un JFET può essere di tre tipi.

Biasing di JFET da parte di una batteria al gate circuit

Questo viene fatto inserendo una batteria nel cancellocircuito. Il terminale negativo della batteria è collegato al terminale di gate. Poiché la corrente di gate in JFET è quasi pari a zero, non vi sarebbe alcuna caduta di tensione attraverso la resistenza del gate di ingresso. Quindi il potenziale negativo della batteria arriva direttamente al terminale di gate. La corrispondente corrente di drain e drain to source voltage sarebbero il punto di funzionamento in uscita del transistor.

NB: - Qui in tutti i circuiti di polarizzazione di seguito, abbiamoincluso il segnale in ingresso AC per il miglior dettaglio del circuito, ma durante il calcolo del punto di polarizzazione o del punto di funzionamento del JFET, ignoreremo il segnale AC poiché la polarizzazione riguarda solo DC.

Dato che in JFET non c'è corrente di gate,Possiamo trovare il valore della corrente di scarico I_D dalla relazione data sotto come io_DSS e V_{GS (off)} (= - V_P) sono riportati nella scheda tecnica dei transistor.Il valore di V_DS può essere trovato applicando KVL al circuito di uscita
Il punto operativo del JFET si trova sulla coordinata (V_DS, IO_D) sul grafico delle caratteristiche.

Auto-polarizzazione di un JFET

Qui una resistenza R_S è inserito tra il terminale di origine e la terra.

La tensione su R_S sarebbe
Qui il terminale di gate è anche messo a terra attraverso una resistenza R_sol. Poiché non c'è corrente di gate, il potenziale di terra zero appare sul terminale di gate.

La tensione tra gate e source è V_GS.
Questa equazione ci dice che qui il gate terminal ottiene sempre un potenziale negativo rispetto al terminale sorgente. Dopo aver determinato il valore di I_De V_DS dalla relazione di cui sopra, possiamo mettere il punto operativo sul grafico caratteristico in corrispondenza delle coordinate (V_DS, IO_D).

Distorsione di divisore di tensione di un JFET

Due resistori collegati in serie formano una tensionecircuito divisorio. La tensione al terminale di gate può essere calcolata mediante la regola di divisione della tensione. In questo modo, la tensione di drain applicata viene utilizzata per ottenere la tensione del terminale di gate. Una resistenza viene inserita nel terminale sorgente in serie. La corrente del dispositivo scorre attraverso la resistenza e provoca una caduta di tensione. Se questa caduta di tensione della sorgente è maggiore di quella che appare sul terminale di gate, la tensione di gate a source ha un valore negativo che è richiesto per il funzionamento di JFET. Consideriamo il seguente circuito.