JFET

JFET
JFET JFET canal N.
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JFET ou junção FET é um transistor de efeito de campo que usa materiais portadores de carga colocados perpendicularmente e em contato direto com seu canal para que se possa controlar a passagem de corrente elétrica. Esses materiais podem ser do tipo P (dopado positivamente) ou do tipo N (dopado negativamente) dependendo da dopagem de seu canal, pois eles sempre serão o oposto. Com esses materiais colocados em contato direto com o canal, cria-se uma zona de depleção que é influenciada pelas tensões injetadas no Canal, fazendo com que elas se "abram" ou "fechem" mais, influenciando assim na resistência do canal do JFET.

História do JFET

Esquema simplificado de um transistor de junção ao transistor de efeito de campo (JFET); S - Fonte, D - Dreno, G - Canal; 1. A carga espacial 2. Canal

JFET's do tipos P e N.

O JFET foi previsto por Julius Lilienfeld em 1925 e em meados da década de 1930 a sua teoria da operação foi suficientemente conhecida para justificar uma patente. No entanto, não foi possível por muitos anos para fazer cristais dopados com precisão suficiente para mostrar o efeito. Em 1947, pesquisadores John Bardeen, Walter Houser Brattain, e William Shockley estavam tentando fazer um JFET quando descobriram a transistor ponto de contato. A primeira prática JFETs foram feitos muitos anos mais tarde, a despeito de sua concepção muito antes do transistor de junção. Até certo ponto, ela pode ser tratada como um híbrido de um MOSFET (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor) e um BJT embora um IGBT assemelha-se mais das características híbridas.

Modelo Matemático

A corrente de um JFET-N devido a uma pequena tensão V_DS (isto é, na região linear óhmica) é dada pelo canal, sendo um material rectangular com condutividade elétrica dada $qN_{d}\mu _{n}$, temos:

$I_{D}={\frac {bW}{L}}qN_{d}\mu _{n}V_{DS}$

Onde

$I_{D}={\text{ Corrente entre a fonte e dreno }}$

$b={\text{ Espessura do canal para uma dada tensão no canal }}$

$W={\text{ Largura do canal }}$

$L={\text{ Comprimento do canal }}$

$q={\text{ Carga do elétron }}=1.6\cdot 10^{-19}~C$

$\mu _{n}={\text{ Mobilidade dos eléctrons}}$

$N_{d}={\text{ Concentração da dopagem do tipo n (doador) }}$

A corrente de dreno na região de saturação é muitas vezes uma aproximação em termos de polarização do canal e dada como:

$I_{DS}=I_{DSS}\left(1-{\frac {V_{GS}}{V_{P}}}\right)^{2}$

Onde

$I_{DSS}$ é a corrente de saturação em tensão entre o canal e a fonte for zero.

Na região de saturação, a corrente do dreno do JFET é mais significativamente afectada pela tensão entre o canal e fonte e pouco afectada pela tensão entre dreno e fonte.

Se o canal de dopagem é uniforme, de tal modo que a espessura da região de depleção vai crescer proporcionalmente à raiz quadrada (o valor absoluto) da tensão entre o canal e fonte, em seguida, a espessura do canal $b$ pode ser expressada em termos da espessura do canal $a$ quando a tensão tende para zero, desta forma :

$b=a\left(1-{\sqrt {\frac {V_{GS}}{V_{P}}}}\right)$

Onde

$V_{P}$ é a tensão pinch-off ou tensão de constrição, a tensão entre o canal e fonte, esta é a tensão a qual resulta no estrangulamento do canal, $V_{P}=V_{DS}$.

$a$ é a espessura do canal devido a tensão entre o canal e fonte.

Em seguida, a corrente de dreno na região linear óhmica pode ser expressa como:

$I_{D}={\frac {bW}{L}}qN_{d}{{\mu }_{n}}V_{DS}={\frac {aW}{L}}qN_{d}{{\mu }_{n}}\left(1-{\sqrt {\frac {V_{GS}}{V_{P}}}}\right)V_{DS}$

ou (em termos de $I_{DSS}$)

$I_{D}={\frac {2I_{DSS}}{V_{P}^{2}}}\left(V_{GS}-V_{P}-{\frac {V_{DS}}{2}}\right)V_{DS}$

Ver também

• Transistor de efeito de campo
• MOSFET
• Dopagem eletrônica