تحقيق ترانزيستور اثر ميداني FET

فصل اول
مشخصات JFET
1ـ1 مقدمه
ترانزيستور اثر ميداني (يا به اختصار FET) قطعه‌اي سه پايانه است كه در موارد بسياري بكار مي‌رود و در مقياس وسيعي با ترانزيستور BJT رقابت مي‌كند. اگرچه اختلافات مهمي بين اين دو نوع قطعه وجود دارد اما تشابه بسياري نيز بين آنها وجود دارد كه در بخشهاي بعد به آن اشاره خواهد شد.
اختلاف نخست بين او دو نوع ترانزيستور در آن است كه ترانزيستور BJT همانگونه كه در شكل (الف 1ـ1) نشان داده شد يك قطعه كنترل جريان است، در حاليكه ترانزيستور JFET همانگونه كه در شكل (ب 1ـ1) ديده مي‌شود يك قطعه كنترل ولتاژ است. به بيان ديگر، جريان IC در شكل (الف 1ـ1) تابع مستقيم مقدار IB است. در FET جريان I تابعي از ولتاژ VGS است كه مطابق شكل (ب 1ـ1) به ورودي مدار اعمال مي‌شود. در هر حالت جريان مدار خروجي با يك پارامتر ورودي كنترل مي‌شود. در يك حالت بوسيله جريان و در ديگري بوسيله ولتاژ اعمال شده.

درست مانند ترانزيستورهاي npn و pnp قطبي، ترانزيستورهاي اثر ميداني نيز از دو نوع كانال n و كانال p هستند. از اينرو، مهم است به خاطر داشته باشيد كه ترانزيستور BJT يك قطعه دو قطبي (bipolar) است. يعني ميزان هدايت در آن تابع دو نوع حامل است: الكترونها و حفره‌ها. FET قطعه‌اي تك‌قطبي است كه فقط به هدايت اكلترون در (كانال n) و يا حفره (كانال p) وابسته است.
عبارت «اثر ميداني در نام اين ترانزيستور با خود توضيحاتي را بهمراه دارد. ما همه با توانايي يك مغناطيس دائمي آشنا هستيم كه براده‌هاي فلزي را بدون تماس واقعي به سوي خود مي‌كشد. ميدان مغناطيسي يك مغناطيس دائمي براده‌هاي آهن را در امتداد خطوط شار مغناطيسي جذب مي‌كند. در FET، بوسيله بارهاي آن ميدان الكتريكي بوجود مي‌آيد كه مسير هدايت جريان خروجي را كنترل مي‌كند بدون تماس مستقيم بين كنترل كننده و كميتهاي كنترل شونده.
اين تمايل طبيعي است كه دومين قطعه را با تعدادي از كاربردهاي مشابه قطعه اول معرفي كرده و برخي مشخصه‌هاي آن را با هم مقايسه كنيم. يكي از مهمترين شاخصه‌اي FET، امپدانس ورودي زياد آن است. مقاومت ورودي آن در اندازه‌هاي 1 تا چند صد مگااهم از مقاومت ورودي ترانزيستور BJT بيشتر مي‌شود. و اين شاخصه‌اي است كه در طراحي سيستمهاي تقويت ac خطي بسيار مهم است. به به عبارت ديگر، با ولتاژ اعمال شده يكسان تغيير در جريان خروجي معمولاً براي BJT بيشتر از FETها است. به همين دليل، معمولاً بهره ولتاژ ac تقويت كننده‌هاي BJT خيلي بيشتر از FETهاست. بطور كلي، FETها در مقابل حرارت با ثبات‌تر از BJTها هستند. FETها معمولاً از نظر ساختمان از BJTها كوچكترند و اين امر بطور ويژه كاربردشان را در تراشه‌هاي مدار مجتمع (آي‌سي) كارآمد مي‌سازد. مشخصه‌هاي ساختمان برخي FETها در بكارگيري آنها بسيار موثر است.