Transistor efek medan sambungan (TEMS, JFET atau JUGFET) adalah tipe paling sederhana dari transistor efek medan. Ini dapat digunakan sebagai sebuah sakelar terkendali elektronik atau resistansi terkendali tegangan. Muatan listrik mengalir melalui kanal semikonduktor di antara saluran sumber dan cerat. Dengan memberikan tegangan panjar ke saluran gerbang, kanal dijepit, jadi arus listrik dihalangi atau dimatikan sepenuhnya.
Sejarah
JFET telah diramalkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 dan pertengahan tahun 1930-an, teori operasinya telah cukup untuk mendapatkan paten. Tetapi, pada waktu itu tidak mungkin untuk membuat kristal terkotori dengan ketelitian yang cukup untuk menunjukkan efek JFET. Pada tahun 1947, peneliti John Bardeen, Walter Houser Brattain, dan William Shockley mencoba untuk membuat JFET ketika mereka menemukan transistor titik kontak. JFET praktis pertama dibuat beberapa tahun kemudian.
Struktur
JFET adalah sebuah bahan semikonduktor yang cukup panjang, dikotori untuk mendapatkan muatan listrik positif (tipe-p) atau negatif (tipe-n) yang melimpah. Koneksi pada setiap ujung semikonduktor membentuk sumber dan cerat. Saluran gerbang mempunyai pengotoran yang berlawanan dengan kanal yang mengelilinginya, jadi terbentuk pertemuan p-n pada antarmuka. Saluran yang menghubungkan keluar biasanya dibuat ohmik.
Tegangan jepit
Untuk menjepit kanal dibutuhkan panjar terbalik tertentu pada pertemuan (VGS). Tegangan jepit ini bervariasi takmenentu, bahkan di antara peranti satu tipe yang diproduksi oleh pabrik yang sama. Sebagai contohnya, VGS(off) untuk peranti J201 dari Temic bervariasi dari -0.8V hingga -4V.[1] Harga lazim bervariasi antara 0.3V hingga 10V. Untuk mematikan peranti salur-n, dibutuhkan tegangan negatif pada gerbang-sumber (-VGS). Sebaliknya, untuk mematikan peranti kanal-p dibubuhkan tegangan positif pada gerbang-sumber (+VGS).
Perbandingan dengan transistor lain
Arus gerbang JFET (kebocoran mundur pada pertemuan p-n gerbang-ke-kanal) lebih besar daripada MOSFET (yang mempunyai isolator oksida di antara gerbang dan kanal), tetapi jauh lebih rendah dari arus basis pada transistor BJT. JFET mempunyai transkonduktansi yang lebih tinggi dari MOSFET, karenanya JFET digunakan pada beberapa penguat operasi desah rendah dan impedansi masukan tinggi.
Simbol skematis
Gerbang pada JFET kadang-kadang digambarkan di tengah-tengah kanal (tidak pada elektrode sumber maupun cerat seperti diatas). Kesimetrisan ini menunjukkan bahwa cerat dan sumber dapat dipertukarkan, jadi simbol tersebut sebaiknya hanya digunakan pada JFET yang benar-benar dapat dipertukarkan (di mana ini tidak selalu benar untuk semua JFET). Resminya, simbol seharusnya digambarkan di dalam lingkaran (menunjukkan kemasan peranti). Simbol tanpa lingkaran digunakan ketika menggambar skema sirkuit terpadu, bahkan saat ini, juga digunakan pada skema komponen tersendiri. Panah menunjukkan polaritas dari pertemuan p-n yang terbentuk di antara kanal dan gerbang. Sama seperti diode biasa, panah menunjuk dari p ke n (arah dari arus konvensional ketika dipanjar maju).
Model matematis
Arus pada N-JFET yang dikarenakan oleh tegangan kecil VDS adalah:
-
I
D
S
S
=
(
2
a
)
W
L
q
N
d
μ
n
V
D
S
{\displaystyle I_{DSS}=(2a){\frac {W}{L}}qN_{d}\mu _{n}V_{DS}}
-
I
D
S
S
=
(
2
a
)
W
L
q
N
d
μ
n
V
D
S
{\displaystyle I_{DSS}=(2a){\frac {W}{L}}qN_{d}\mu _{n}V_{DS}}
Di mana:
- 2a = ketebalan kanal
- W = lebar kanal
- L = panjang kanal
- q = muatan listrik = 1.6 x 10−19 C
- μn = pergerakan elektron
- Nd = konsentrasi pengotor
Di daerah penjenuhan:
-
I
D
S
=
I
D
S
S
[
1
−
V
G
S
V
P
]
2
{\displaystyle I_{DS}=I_{DSS}\left[1-{\frac {V_{GS}}{V_{P}}}\right]^{2}}
-
I
D
S
=
I
D
S
S
[
1
−
V
G
S
V
P
]
2
{\displaystyle I_{DS}=I_{DSS}\left[1-{\frac {V_{GS}}{V_{P}}}\right]^{2}}
![{\displaystyle I_{DS}=I_{DSS}\left[1-{\frac {V_{GS}}{V_{P}}}\right]^{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eeecf4d392da686fa6f90aac2d8ab57bcd44987f)
Di daerah linier:
-
I
D
=
(
2
a
)
W
L
q
N
d
μ
n
[
1
−
V
G
S
V
P
]
V
D
S
{\displaystyle I_{D}=(2a){\frac {W}{L}}qN_{d}{{\mu }_{n}}\left[1-{\sqrt {\frac {V_{GS}}{V_{P}}}}\right]V_{DS}}
-
I
D
=
(
2
a
)
W
L
q
N
d
μ
n
[
1
−
V
G
S
V
P
]
V
D
S
{\displaystyle I_{D}=(2a){\frac {W}{L}}qN_{d}{{\mu }_{n}}\left[1-{\sqrt {\frac {V_{GS}}{V_{P}}}}\right]V_{DS}}
![{\displaystyle I_{D}=(2a){\frac {W}{L}}qN_{d}{{\mu }_{n}}\left[1-{\sqrt {\frac {V_{GS}}{V_{P}}}}\right]V_{DS}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/677ab4a1a62945868f014f542c802df18376a1c1)
atau
-
I
D
=
2
I
D
S
S
V
P
2
(
V
G
S
−
V
P
−
V
D
S
2
)
V
D
S
{\displaystyle I_{D}={\frac {2I_{DSS}}{V_{P}^{2}}}(V_{GS}-V_{P}-{\frac {V_{DS}}{2}})V_{DS}}
-
I
D
=
2
I
D
S
S
V
P
2
(
V
G
S
−
V
P
−
V
D
S
2
)
V
D
S
{\displaystyle I_{D}={\frac {2I_{DSS}}{V_{P}^{2}}}(V_{GS}-V_{P}-{\frac {V_{DS}}{2}})V_{DS}}
Referensi
Pranala luar
- Physics 111 Laboratory Sirkuit JFET.pdf Diarsipkan 2003-10-02 di Wayback Machine.
- Pembahasan JFET salur-n
| Transistor dwikutub |  | |
|---|---|---|
| Penggunaan transistor dwikutub | ||
| Transistor ekakutub | ||
| Penggunaan transistor ekakutub | ||
| Gabungan transistor | ||
