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作为开关的结场效应晶体管(JFET)

第5章 - 结场效应晶体管

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喜欢它双极堂兄,场效应晶体管可用作控制负载电源的开关。让我们用我们熟悉的开关/灯电路来研究JFET开关:

记住JFET中的受控电流在源极和漏极之间流动,我们将JFET的源极和漏极连接替换为上述电路中的开关的两端:

如果您现在还没有注意到,JFET上的源和漏连接在原理图符号上看起来是相同的。与双极结晶体管不同的是,JFET的源极线和漏极线都垂直于表示半导体通道的杆。这不是偶然的,因为JFET的源和漏管在实践中经常是可互换的!换句话说,jfet通常能够处理两个方向的通道电流,从源极到漏极或从漏极到源极。

JFET作为一个开放的开关

现在,我们在电路中所需要的就是一种控制JFET传导的方法。当栅极和电源之间的施加电压为零时,JFET的通道将“打开”,允许全电流进入灯。为了关掉灯,我们需要在JFET的栅极和源连接之间连接另一个直流电压源,如下所示:

JFET作为封闭开关

关闭此开关将“夹住”JFET的通道,从而强迫截止并关闭灯:

请注意,没有当前的门。作为反向偏置的PN结,它牢固地反对电流流过它。作为电压控制的装置,JFET需要可忽略不计的输入电流。这是双极晶体管上的JFET的有利特征:控制信号几乎需要零功率。

再次打开控制开关应断开偏置的反向偏置直流电压与栅极的连接,从而允许晶体管重新打开。理想情况下,无论如何,这就是它的工作原理。在实践中,这可能无法全部工作:

这是为什么呢?为什么JFET的通道不能再次打开,让灯电流通过,就像以前一样,在栅极和光源之间没有施加电压?答案在于反向偏置门源结的操作。该结内的耗尽区充当隔离栅,将栅与源隔开。因此,它拥有一定数量的电容能储存电荷势的。在这个结被外部电压强制地反向偏置后,它将倾向于保持反向偏置电压作为存储电荷,即使电压源已经断开。要再次打开JFET,需要做的是通过a电阻器:

出血电阻器

这种电阻的价值不是很重要。JFET的栅极源交界处的电容非常小,因此即使是相当高值的电阻器也会产生快速的RC时间常数,允许晶体管在开关打开时几乎没有延迟恢复导通。

与双极晶体管一样,它很少或者控制电压来自的何处或者是什么。我们可以使用太阳能电池,热电偶或任何其他类型的电压产生装置来提供控制JFET传导的电压。JFET开关操作的电压源所需的所有内容充足的电压实现JFET通道的夹紧关闭。这个级别通常是几伏直流的领域,并且被称为夹断或者截止电压。对于任何给定的JFET,精确的掐灭电压是其独特设计的一个函数,而不是像硅BJT的基极-发射极结电压0.7伏特那样的通用数字。

审查:

  • 场效应晶体管通过施加在栅极和源极之间的电压来控制源极和漏极连接之间的电流。在一个场效应晶体管(JFET)在栅极和源极之间有一个PN结,通常是反向偏置的,以控制源极-漏极电流。
  • JFET通常开启(常饱和)设备。在栅极和源之间的反向偏置电压的应用导致该结的耗尽区域膨胀,从而“夹出”源极和漏极之间的沟道,通过该源极和漏极之间的通道。
  • 当控制电压被移除时,可能需要在栅极和源极之间附加一个“泄放”电阻来放电通过结的自然电容积累的存储电荷。否则,即使在电压源断开后,电荷仍可能保持JFET在截止模式。

相关工作表: