Jfet क्या है: इसके निर्माण, काम और पूर्वाग्रह तकनीक

JFET जंक्शन गेट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर है । सामान्य ट्रांजिस्टर एक वर्तमान नियंत्रित उपकरण है जिसे बायसिंग के लिए करंट की आवश्यकता होती है, जबकि JFET एक वोल्टेज नियंत्रित उपकरण है। MOSFETs की तरह ही, जैसा कि हमने अपने पिछले ट्यूटोरियल में देखा है, JFET में तीन टर्मिनल गेट, ड्रेन और सोर्स हैं ।

JFET एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स में सटीक स्तर वोल्टेज संचालित नियंत्रण के लिए एक आवश्यक घटक है। हम JFET का उपयोग वोल्टेज नियंत्रित प्रतिरोधों या स्विच के रूप में कर सकते हैं, या JFET का उपयोग करके एम्पलीफायर भी बना सकते हैं। यह BJTs को बदलने के लिए एक ऊर्जा कुशल संस्करण भी है। JFET कम बिजली की खपत और काफी कम बिजली प्रदान करता है, इस प्रकार सर्किट की समग्र दक्षता में सुधार होता है। यह बहुत उच्च इनपुट प्रतिबाधा प्रदान करता है जो कि BJT पर एक प्रमुख लाभ है।

FETs परिवार में विभिन्न प्रकार के ट्रांजिस्टर हैं, दो उपप्रकार हैं: JFET और MOSFET। हमने पिछले ट्यूटोरियल में MOSFET के बारे में पहले से ही चर्चा की है, यहाँ JFET के बारे में जानेंगे।

JFET के प्रकार

MOSFET की तरह ही इसके दो उपप्रकार हैं- N चैनल JFET और P चैनल JFET।

N चैनल JFET और P चैनल JFET योजनाबद्ध मॉडल ऊपर की छवि में दिखाए गए हैं। तीर JFET के प्रकारों को दर्शाता है। गेट को दिखाने वाला तीर दर्शाता है कि JFET N- चैनल है और दूसरी तरफ गेट से तीर P-चैनल JFET को दर्शाता है। यह तीर पीएन जंक्शन की ध्रुवीयता को भी इंगित करता है, जो चैनल और गेट के बीच बनता है। दिलचस्प बात यह है कि एक अंग्रेजी भाषाविज्ञानी यह है, एन-चैनल डिवाइस का वह तीर "पॉइंट्स एन " इंगित करता है ।

गेट टर्मिनल पर लगाए गए वोल्टेज पर नाली और स्रोत के माध्यम से बहने वाली धारा भरोसेमंद है। एन चैनल JFET के लिए, गेट वोल्टेज नकारात्मक है और P चैनल JFET के लिए गेट वोल्टेज सकारात्मक है।

JFET का निर्माण

उपरोक्त छवि में, हम एक JFET के बुनियादी निर्माण को देख सकते हैं। एन-चैनल जेएफईटी में एन-टाइप सब्सट्रेट में पी-टाइप सामग्री होती है जबकि पी-चैनल सब्सट्रेट में एन-टाइप सामग्री का उपयोग पी चैनल जेएफईटी बनाने के लिए किया जाता है।

JFET का निर्माण सेमीकंडक्टर सामग्री के लंबे चैनल का उपयोग करके किया गया है। निर्माण प्रक्रिया के आधार पर, अगर JFET में बड़ी संख्या में धनात्मक आवेश वाहक (छेद के रूप में संदर्भित) एक P- प्रकार JFET है, और यदि इसमें बड़ी संख्या में ऋणात्मक आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों के रूप में संदर्भित) को N- प्रकार कहा जाता है जेएफईटी।

सेमीकंडक्टर सामग्री के लंबे चैनल में, प्रत्येक छोर पर ओमिक संपर्क स्रोत और नाली कनेक्शन बनाने के लिए बनाए जाते हैं। एक पीएन जंक्शन चैनल के एक या दोनों तरफ बनता है।

JFET का कार्य करना

जेएफईटी के कामकाज को समझने के लिए एक सबसे अच्छा उदाहरण बगीचे की नली के पाइप की कल्पना करना है। मान लीजिए कि एक बगीचे की नली इसके माध्यम से एक जल प्रवाह प्रदान कर रही है। यदि हम नली को निचोड़ते हैं तो पानी का प्रवाह कम होगा और एक निश्चित बिंदु पर अगर हम इसे पूरी तरह से निचोड़ेंगे तो शून्य जल प्रवाह होगा। JFET ठीक उसी तरह से काम करता है। यदि हम एक JFET के साथ नली को प्रवाहित करते हैं और एक प्रवाह के साथ पानी का प्रवाह करते हैं और फिर वर्तमान-प्रवाह चैनल का निर्माण करते हैं, तो हम वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं।

जब गेट और स्रोत के पार कोई वोल्टेज नहीं होता है, तो चैनल एक सुगम पथ बन जाता है जो इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए व्यापक होता है। लेकिन रिवर्स बात तब होती है जब रिवर्स पोलेरिटी में गेट और स्रोत के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, जो पीएन जंक्शन को उलट पक्षपाती बना देता है और घटती परत को बढ़ाकर चैनल को संकीर्ण बना देता है और जेएफईटी को कट-ऑफ या चुटकी क्षेत्र में डाल सकता है।

नीचे की छवि में हम संतृप्ति मोड को देख सकते हैं और मोड को चुटकी में बंद कर सकते हैं और हम यह समझ पाएंगे कि कमी की परत व्यापक हो गई है और वर्तमान प्रवाह कम हो गया है ।

यदि हम एक JFET को बंद करना चाहते हैं, तो हमें N-प्रकार के FFET के लिए V _{GS के} रूप में निरूपित स्रोत वोल्टेज को एक नकारात्मक गेट प्रदान करना होगा । पी-टाइप जेएफईटी के लिए, हमें सकारात्मक वी _जीएस प्रदान करना होगा ।

JFET केवल रिक्तीकरण मोड में काम करता है, जबकि MOSFETs में रिक्तीकरण मोड और वृद्धि मोड होता है।

जेएफईटी लक्षण वक्र

उपरोक्त छवि में, एक JFET एक चर डीसी आपूर्ति के माध्यम से पक्षपाती है, जो JFET के V _GS को नियंत्रित करेगा । हमने ड्रेन और सोर्स पर एक वोल्टेज भी लगाया। वेरिएबल V _GS का उपयोग करके, हम JFET के IV कर्व को प्लॉट कर सकते हैं।

उपरोक्त IV छवि में, हम तीन ग्राफ़ देख सकते हैं, वी _जीएस वोल्टेज के तीन अलग-अलग मूल्यों के लिए, 0V, -2V और -4V। ओमिक, संतृप्ति और ब्रेकडाउन क्षेत्र तीन अलग-अलग क्षेत्र हैं। ओमिक क्षेत्र के दौरान , जेएफईटी एक वोल्टेज नियंत्रित अवरोधक की तरह कार्य करता है, जहां वर्तमान प्रवाह को वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उसके बाद, JFET संतृप्ति क्षेत्र में हो जाता है जहां वक्र लगभग सीधा होता है। इसका मतलब है कि वर्तमान प्रवाह काफी स्थिर है जहां वी _डीएस वर्तमान प्रवाह में हस्तक्षेप नहीं करेगा। लेकिन जब वी _{डी एस} बर्दाश्त से बहुत अधिक होता है, तो जेएफईटी ब्रेकडाउन मोड में हो जाता है जहां वर्तमान प्रवाह अनियंत्रित होता है।

यह IV वक्र P चैनल JFET के लिए भी लगभग समान है, लेकिन कुछ अंतर मौजूद हैं। JFET एक कट-ऑफ मोड में जाएगा जब V _GS और पिंच वोल्टेज या (V _P) समान होगा। इसके अलावा उपरोक्त वक्र के रूप में, एन चैनल JFET के लिए V _जीएस बढ़ने पर नाली की वर्तमान वृद्धि। लेकिन पी-चैनल जेएफईटी के लिए वी _जीएस बढ़ने पर ड्रेन करंट घटता है ।

JFET का बायसिंग

जेएफईटी को उचित तरीके से पूर्वाग्रहित करने के लिए विभिन्न प्रकार की तकनीकों का उपयोग किया जाता है। विभिन्न तकनीकों से, नीचे तीन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• फिक्स्ड डीसी बायसिंग तकनीक
• स्व-बायसिंग तकनीक
• संभावित विभक्त बायसिंग

फिक्स्ड डीसी बायसिंग तकनीक

एक एन चैनल JFET के फिक्स्ड डीसी बायसिंग तकनीक में, JFET का गेट इस तरह से जुड़ा हुआ है कि JFET का V _GS हर समय नकारात्मक रहता है। जेएफईटी के इनपुट प्रतिबाधा बहुत अधिक होने के कारण इनपुट सिग्नल में कोई लोडिंग प्रभाव नहीं देखा जाता है। रोकनेवाला R1 के माध्यम से वर्तमान प्रवाह शून्य रहता है। जब हम इनपुट कैपेसिटर C1 के पार AC सिग्नल लगाते हैं, तो सिग्नल पूरे गेट पर दिखाई देता है। अब, अगर हम R1 में वोल्टेज ड्रॉप की गणना ओह्स कानून के अनुसार करते हैं तो यह V = I x R या V _{ड्रॉप} = गेट करंट x R1 होगा। चूंकि गेट पर बहने वाला प्रवाह 0 है, गेट के पार वोल्टेज की गिरावट शून्य रहती है। इसलिए, इस बायसिंग तकनीक से, हम केवल निश्चित वोल्टेज को बदलकर जेएफईटी ड्रेन करंट को नियंत्रित कर सकते हैं और इस प्रकार वी _{जीएस को} बदल सकते हैं ।

स्व-बायसिंग तकनीक

सेल्फ-बायसिंग तकनीक में, स्रोत पिन के पार एक एकल रोकनेवाला जोड़ा जाता है। स्रोत रोकनेवाला आर 2 में वोल्टेज ड्रॉप वोल्टेज को पूर्वाग्रह करने के लिए वी _जीएस बनाता है । इस तकनीक में, गेट वर्तमान फिर से शून्य है। स्रोत वोल्टेज एक ही ओम कानून V = I x R द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए स्रोत वोल्टेज = वर्तमान x स्रोत अवरोध को नाली। अब, गेट वोल्टेज से स्रोत वोल्टेज के बीच का अंतर गेट वोल्टेज और स्रोत वोल्टेज के बीच के अंतर से निर्धारित किया जा सकता है।

चूंकि गेट वोल्टेज 0 है (जैसा कि गेट करंट फ्लो 0 है, V = IR के अनुसार, गेट वोल्टेज = गेट करंट x गेट रेसिस्टर = 0) V _GS = 0 - गेट करंट x सोर्स रेसिस्टेंस। इस प्रकार कोई बाहरी पूर्वाग्रह स्रोत की आवश्यकता नहीं है। बायसिंग स्वयं द्वारा बनाया गया है, स्रोत अवरोधक पर वोल्टेज ड्रॉप का उपयोग करते हुए।

संभावित विभक्त बायसिंग

इस तकनीक में, एक अतिरिक्त अवरोधक का उपयोग किया जाता है और सर्किट को स्व-पूर्वाग्रह तकनीक से थोड़ा संशोधित किया जाता है, R1 और R2 का उपयोग कर एक संभावित वोल्टेज विभक्त जेएफईटी के लिए आवश्यक डीसी पूर्वाग्रह प्रदान करता है। स्रोत अवरोधक के पार वोल्टेज ड्रॉप को रोकनेवाला विभक्त गेट वोल्टेज से बड़ा होना आवश्यक है। ऐसे में V _GS नकारात्मक रहता है।

तो यह जेएफईटी का निर्माण और पक्षपाती है ।