CHƢƠNG III : LINH KIỆN BÁN DẪN
b.Nguyên lý làm việc
Muốn JFET làm việc ở chế độ khuếch đại cần phải cung cấp nguồn điện một chiều giữa cực cửa và cực nguồn UGS có chiều sao cho cả 2 tiếp xúc P-N đều được phân cực ngược còn nguồn điện cung cấp giữa cực máng và cực nguồn UDS có chiều sao cho các hạt dẫn đa số phải chuyển động từ cực nguồn S đi qua kênh về cực máng để tạo nên dòng điện cực máng ID. JFET kênh N và kênh P có nguyên tắc hoạt động
giống nhau. Chúng chỉ khác nhau về chiều của nguồn điện cung cấp là ngược chiều nhau. Ở đây ta xét trường hợp JFET kênh loại N.
Tài liệu giảng dạy môn học Kỹ thuật Điện – Điện tử 121 (a) (b)
Hình 3.47: Trường hợp VGS = 0, VDS có giá trị dương
Khi có điện áp VDD = VDS các điện tử sẽ di chuyển từ cực nguồn S đến cực máng D tạo nên dòng điện ID với chiều được xác định như trên hình 9.12 dòng điện chạy vào cực D cũng chính là dòng điện chạy ra cực S nên ta có ID = IS.
Trên hình 11.12b ta thấy vùng nghèo rộng ra ở gần đỉnh của hai lớp bán dẫn P do tiếp giáp P-N phân cực ngược và kết quả dòng điện IG = 0.
Khi điện áp VDS tăng từ 0V đến vài Volt thì dòng điện sẽ tăng và kết quả là ta vẽ được dòng điện ID theo VDS khi VDS tăng và đạt đến giá trị VP thì các vùng nghèo sẽ rộng ra làm giảm độ rộng của kênh dẫn và việc này làm cho điện trở kênh tăng.
Nếu VDS tăng đên giá trị VP làm hai vùng nghèo đụng vào nhau điểm đụng này gọi là đểm thắt kênh và điện áp thiết lập nên điểm thắt gọi là điện áp thắt VP.
Nếu VDS tăng vượt qua giá trị của VP thì điểm thắt sẽ dài ra và dòng ID vẫn không đổi. Do đó có thể nói khi điện áp VDS > VP thì JFET có đặc tính như nguồn dòng, ký hiệu là IDSS và nó cũng chính là dòng điện từ cực máng D đến cực nguồn S trong trường hợp ngắn mạch G-S.
IDSS là dòng điện cực máng cực đại của JFET và được xác định bởi điều kiện VGS= 0 và VDS >VP .
Trường hợp VGS < 0, VDS có giá trị dương:
Tài liệu giảng dạy môn học Kỹ thuật Điện – Điện tử 122 Ảnh hưởng của điện áp phân cực (-VGS) đến việc thiết lập các vùng nghèo giống như khi VGS = 0V, nhưng giá trị của VDS khi xảy ra hiện tượng thắt kênh bây giờ sẽ nhỏ hơn VP (do 2 tiếp giáp P-N bị phân cực ngược nên vùng nghèo được nới rộng hơn).
Kết quả của việc cung cấp điện áp âm phân cưc cho GS, để đạt giá trị bảo hòa tại mức thấp của điện áp VDS với giá trị VGS = -1V. Dòng điện bảo hòa ID sẽ giảm và tiếp tục giảm khi VGS càng âm. Ta thấy điện áp tại điểm thắt giảm theo đường cong parabol khi VGS âm và càng âm.
Chú ý: Giá trị của điện áp âm VGS làm cho dòng ID = 0mA được xác định khi VGS = VP, đối với JFET kênh N thì VP là âm và đối với JFET kênh P thì VP là dương.
Qua đường đặc tuyến truyền đạt ta thấy: khi thay đổi điện áp trên cực cửa thì bề dày của lớp tiếp xúc P-N sẽ thay đổi làm cho tiết diện của kênh cũng thay đổi theo, kéo theo điện trở của kênh thay đổi và cường độ dòng điện qua kênh cũng thay đổi. Như vậy điện áp trên cực cổng VGS đã điều khiển được dòng điện ở cực máng ID.
Khi đặt điện áp VDS lên giữa cực máng D và cực nguồn S thì sẽ có một dòng điện ID chạy qua kênh.