Przed masowym rozpowszechnieniem tranzystorów MOSFET, JFET (tranzystor polowy złączowy) był królem wzmocnienia o wysokiej impedancji wejściowej. Chociaż nie są one tak często używane we współczesnej logice cyfrowej, pozostają niezbędnymi artefaktami w przedwzmacniaczach audio o wysokiej jakości, czułym oprzyrządowaniu i obwodach RF.
Zrozumienie symbolu schematu JFET jest niezbędne dla każdego, kto zagłębia się w projektowanie dyskretnych obwodów analogowych.
1. Anatomia symbolu JFET
W przeciwieństwie do tranzystorów bipolarnych (BJT), które są urządzeniami sterowanymi prądem, JFET jest urządzeniem sterowanym napięciem. Symbol schematyczny próbuje wizualnie przedstawić fizyczną konstrukcję wewnętrznego kanału półprzewodnikowego.
mindmap
root((JFET Pins))
Gate
Controls electron flow
High Input Impedance
Analogous to a valve
Drain
Current enters (N-Channel)
Source
Current exits (N-Channel)Symbol składa się z prostej pionowej linii przedstawiającej kanał, z dwiema poziomymi liniami zaczepionymi do niego (Dren i Źródło). Bramkę tworzy trzecia prostopadła linia, uzupełniona strzałką wskazującą polaryzację półprzewodnika.
JFET z kanałem N i kanałem P
Podobnie jak BJT mają NPN i PNP, JFET występują w dwóch różnych wersjach.
| Charakterystyka | Kanał N JFET | Kanał P JFET |
|---|---|---|
| Symbol Strzałki | Wskazuje IN w stronę linii kanału | Punkty OUT od kanału |
| Przewoźnicy większościowi | Elektrony | Dziury |
| Vgs dla uszczypnięcia | Napięcie ujemne (np. -5 V) | Napięcie dodatnie (np. +5 V) |
| Typowa operacja | Normalnie WŁ. -> Zastosuj układ napięcia ujemnego, aby WYŁĄCZYĆ | Normalnie WŁ. -> Zastosuj układ napięcia dodatniego, aby WYŁĄCZYĆ |
Sztuczka z pamięcią: „Wskazywanie IN” oznacza N-kanał. Spójrz na strzałkę na Bramie. Jeśli wskazuje do wewnątrz linii, masz do czynienia z tranzystorem JFET z kanałem N (jak popularny 2N5457).
2. Operacja: Tryb wyczerpania
Jedną z najbardziej charakterystycznych cech JFET jest to, że jest to urządzenie w trybie wyczerpania. Ma to ogromny wpływ na sposób projektowania schematów wokół nich.
- Mosfety (tryb ulepszeń): Są normalnie wyłączone. Aby włączyć bramę, należy podać napięcie.
- JFET (tryb wyczerpania): Są normalnie włączone. Przy napięciu 0 V na bramce maksymalny prąd przepływa od drenażu do źródła. Musisz zastosować napięcie odwrotnego polaryzacji (ujemne dla kanału N), aby rozszerzyć obszar zubożenia i dosłownie „zablokować” przepływ elektronów, wyłączając urządzenie.
flowchart LR
VGS[V_GS = 0V] --> I1[Maximum Drain Current flows]
VGS2[V_GS = -2V] --> I2[Current is restricted]
VGS3[V_GS = -5V] --> I3[Pinch-Off reached. Circuit is OFF]
style VGS fill:#1e293b,stroke:#f59e0b
style VGS3 fill:#1e293b,stroke:#ef44443. Typowe zastosowania schematów
Ponieważ bramka tranzystora JFET jest podczas pracy spolaryzowana odwrotnie, przepływa do niej zasadniczo prąd zerowy. Daje to astronomicznie wysoką impedancję wejściową (często mierzoną w setkach megaomów).
| Aplikacja obwodu | Dlaczego wybiera się JFET | Schematyczne wskazówki |
|---|---|---|
| Przedwzmacniacze audio | Niezwykle niski poziom szumów i ogromna impedancja wejściowa zapobiegają obciążaniu wrażliwych przetworników gitary elektrycznej. | Często postrzegany jako etap buforowy Source Follower. |
| Przełączniki analogowe | Ponieważ są sterowane wyłącznie napięciem, bez prądu bramki, wprowadzają do ścieżki sygnału stany przejściowe przełączania zera. | Umieszczone szeregowo z sygnałem analogowym przechodzącym przez kanał dren-źródło. |
| Stałe źródła prądu | JFET zachowuje się natywnie jak odbiornik prądu stałego, gdy bramka jest podłączona bezpośrednio do źródła. | Terminal bramki podłączony bezpośrednio do terminala źródłowego. |
Podczas tworzenia diagramów tych wyspecjalizowanych obwodów analogowych kluczowa jest precyzja. Upewnij się, że orientacja strzałki bramy jest prawidłowa, aby zapobiec awariom produkcyjnym. Skorzystaj z wybranej biblioteki dyskretnych półprzewodników w Kreator diagramów obwodów, aby dokładnie umieścić standardowe symbole JFET kanału N i kanału P na następnym płótnie.