Unipoláris tranzisztorok

Azokat a tranzisztorokat amelyeknek áramát csak egyetlen fajta töltéshordozó biztosítja, a szakirodalomban unipoláris vagy térvezérlésű tranzisztoroknak nevezik. Rövidített elnevezésük FET, amely az angol - Field Effect Transistor - kifejezés szavainak kezdőbetűit tartalmazza.
Működésük egy félvezető kristályból álló csatorna vezetőképességének külső elektromos tér segítségével való változtatásán alapszik. Az elektromos teret egy kapunak nevezett vezérlőelektróda segítségével hozzák létre a csatorna keresztmetszetében.
A kapuelektróda felépítésének függvényében, megkülönböztetünk záróréteges (röviden JFET) és szigetelt kapuelektródás ( MOSFET) térvezérlésű tranzisztorokat. A térvezérlésű tranzisztorok előnyös tulajdonságai - a bipoláris tranzisztorokhoz viszonyítva:
• a nagy értékű bemeneti ellenállás,
• egyszerű gyártástechnológia,
• és kisebb helyigény az integrált áramkörök szerkezetében.

JFET

A FET-ek felhasználása

A kapuelektróda felépítésének függvényében, megkülönböztetünk záróréteges (röviden JFET) és szigetelt kapuelektródás (MOSFET) térvezérlésű tranzisztorokat. A térvezérlésű tranzisztorok előnyös tulajdonságai - a bipoláris tranzisztorokhoz viszonyítva:
• a nagy értékű bemeneti ellenállás,
• egyszerű gyártástechnológia,
• és kisebb helyigény az integrált áramkörök szerkezetében.

A feszültségvezérelt eszközök

N-csatornás JFET elvi felépítése Ha a csatorna két elektródájára feszültséget kapcsolunk UDS és a gate elektróda feszültsége UGS nulla, a két PN-átmenet záróirányú polarizálást kap. Az N-típusú csatornában a D drain elektródától az S source elektróda felé áramló elektronok árama UGS=0 feszültségnél a legnagyobb, mivel ebben az esetben a csatorna szélessége maximális. Ezen tulajdonsága miatt a záróréteges térvezérlésű tranzisztorokat önvezetőknek is nevezzük.
A zárórétegek szélessége, - amelyek meghatározzák a csatorna keresztmetszetét - annál nagyobb, minél nagyobb a záróirányban ható feszültség. Minél nagyobb a zárófeszültség annál kisebb a vezetőréteg keresztmetszete, tehát az ellenállása is. A csatorna-ellenállás növekedése a csatornán folyó ID áram csökkenését eredményezi, amely sajátságos esetben nulla is lehet. Az elektronok áramlása csak a csatornán keresztül lehetséges, mivel a zárórétegekben kialakult tértöltésű zónák elektromos erőtere megakadályozza mozgásukat ezekben a tartományokban.
A zárórétegek szélessége az UGS feszültség segítségével vezérelhető. A szükséges vezérlőteljesítmény minimális értékű, mivel a kisebbségi töltéshordozók mozgásának
eredményeképpen egy elhanyagolható nagyságú záróirányú áram folyik ≈10−8÷10−10A.
Az UGS feszültségnek a vezérelhetőség biztosítása miatt N csatornás JFET esetén negatívnak, míg P csatornás eszköz esetén pozitívnak kell lennie (a source elektródához viszonyítva). Hasonló módon az UDS feszültség N csatornás JFET esetén pozitív, P csatornás JFET esetén pedig negatív (a source elektródához képest).

JFET

A záróréteges térvezérlésű tranzisztorok ( JFET ) csatornáját a félvezető térfogatában két záróirányban polarizált PN-átmenet határolja. A JFET tranzisztorokat N és P csatornás változatban készítik. A csatorna -szor hosszabb, mint a vastagsága. A csatorna két végére fémezéssel kapcsolt elektródák a D drain (drain nyelő) és az S source (source forrás). A vezérlőszerepet játszó elektróda a G gate (gate kapu). A JFET tranzisztor szerkezetét egy nagyon vékony, gyengén szennyezett réteg (csatorna) alkotja, amely két erősen szennyezett, a csatornával ellentétes szennyezettségű félvezető réteg között helyezkedik el. Az egyik PN-átmenet a gate és a csatorna között, míg a másik átmenet a félvezető szubsztrátnak nevezett többi része és a csatorna között helyezkedik el. N-csatornás JFET zárórétegei
Ha a csatorna két elektródájára feszültséget kapcsolunk és a gate elektróda feszültsége nulla, a két PN-átmenet záróirányú polarizálást kap. Az N-típusú csatornában a D drain elektródától az S source elektróda felé áramló elektronok árama feszültségnél a legnagyobb, mivel ebben az esetben a csatorna szélessége maximális. Ezen tulajdonsága miatt a záróréteges térvezérlésű tranzisztorokat önvezetőknek is nevezzük.
A zárórétegek szélessége, - amelyek meghatározzák a csatorna keresztmetszetét - annál nagyobb, minél nagyobb a záróirányban ható feszültség. Minél nagyobb a zárófeszültség annál kisebb a vezetőréteg keresztmetszete, tehát az ellenállása is. A csatorna-ellenállás növekedése a csatornán folyó áram csökkenését eredményezi, amely sajátságos esetben nulla is lehet. Az elektronok áramlása csak a csatornán keresztül lehetséges, mivel a zárórétegekben kialakult tértöltésű zónák elektromos erőtere megakadályozza mozgásukat ezekben a tartományokban.
A zárórétegek szélessége az feszültség segítségével vezérelhető. A szükséges vezérlőteljesítmény minimális értékű, mivel a kisebbségi töltéshordozók mozgásának eredményeképpen egy elhanyagolható nagyságú záróirányú áram folyik .
Az feszültségnek a vezérelhetőség biztosítása miatt N csatornás JFET esetén negatívnak, míg P csatornás eszköz esetén pozitívnak kell lennie (a source elektródához viszonyítva). Hasonló módon az feszültség N csatornás JFET esetén pozitív, P csatornás JFET esetén pedig negatív (a source elektródához képest).

N-csatornás JFET rajzjele

P-csatornás JFET rajzjele

Polarizáló feszültség N-csatornás és P-csatornás esetén

Olyan tranzisztor, melynek az áramát csak egyetlen fajta töltéshordozó biztosítja.

Azokat a tranzisztorokat, amelyeknek áramát csak egyetlen fajta töltéshordozó biztosítja, a szakirodalomban unipoláris vagy térvezérlésű tranzisztoroknak nevezik. Rövidített elnevezésük FET, amely az angol - Field Effect Transistor - kifejezés szavainak kezdőbetűit tartalmazza.