a) Đặc tuyến ra (còn gọi: đặc tuyến máng) ID = f(VDS)
const VGS =
- Trước hết xét trường hợp VGS = 0 (ngắn mạch G-S). Tăng dần VDS từ giá trị không trởû đi, quan hệ ID theo VDS có dạng như h. 2-6-4 (đường cao nhất). Đặc tuyến này bao gồm 3 đoạn.
Đoạn bên trái gần như tuyến tính, với độ dốc khá lớn (đoạn OA)
Ở phạm vi này, khi điện áp VDS còn nhỏ, phân bố điện thế do VDS gây ra trên điện trởû kênh dẫn ảnh hưởng chưa đáng kể đến chiều dày vùng nghèo và đến tiết điện của kênh, vì vậy kênh dẫn đóng vai trò như một điện trởû thông thường với giá trị hầu như không đổi: điện áp tăng khiến dòng điện tăng theo. Nhưng khi VDS lớn dần, ảnh hưởng nói trên ngày càng thể hiện rõ. Vùng
nghèo ngày càng mở rộng, lấn sâu vào kênh dẫn, thu hẹp tiết diện của kênh làm cho điện trởû kênh tăng và dòng ID tăng chậm lại.
Khi đạt tới giá trị VDS = VP (điểm A trên h. 2-6-4), vùng nghèo mở rộng tới mức choán kết tiết diện của kênh tại vùng gần cực máng, nghĩa là kênh dẫn bị thắt lại ở phía cực máng (h.2-6-5a). Người ta gọi VP là điện áp thắt. Điểm A là điểm bắt đầu thắt kênh hay điểm bắt đầu bão hòa. Vùng đặc tuyến nằm ở bên trái điểm A gọi là vùng điện trởû (hàm ý: kênh dẫn thể hiện như một điện trởû)
Nếu tiếp tục tăng VDS lớn hơn VP, đặc tuyến chuyển sang đoạn thứ hai, gần như nằm ngang (đoạn AB trên hình 2-6-4). Lúc này vùng nghèo tiếp tục mở rộng, miền kênh bị thắt trải dài về phía cực nguồn, làm cho điện trởû kênh dẫn càng tăng (h. 2-6-5b). Vì vậy tuy VDS tăng những dòng ID hầu như ít thay đổi. Vùng đặc tuyến này gọi là vùng thắt kênh (hoặc vùng bão hòa) Sau này khi JFET được sử dụng như một phần tử khuếch đại, sẽ làm việc trong vùng này.
Đoạn đặc tuyến thứ ba (phía bên phải h.2-6-4) tương ứng với hiện tượng đánh thủng chuyển tiếp P-N, xảy ra khi VDS quá lớn. Vùng đặc tuyến này gọi là vùng đánh thủng.
- Trường hợp VGS ≠ 0, ví dụ VGS lần lượt lấy các giá trị âm tăng dần như biểu thị trên h. 2- 6-4 (cho JFET kênh N). Mỗi đặc tuyến vẫn bao gồm 3 đoạn như trên, chỉ khác là do có thêm tác dụng của VGS chuyển tiếp P-N bị phân cực nghịch nhiều hơn, điện trởû kênh dẫn tăng hơn và do đó giá trị dòng ID nhỏ hơn. Trị số tuyệt đối của VGS càng tăng, dòng ID càng giảm, đặc tuyến càng dịch về phía dưới. Mặt khác, điểm bắt đầu thắt kênh của mỗi đặc tuyến (điểm A, A1, A2, … trên h.2-6-4) xê dịch về phía trái
Điều này cũng dễ hiểu khi chú ý rằng trong trường hợp này chuyển tiếp P-N bị phân cực nghịch bởi tổng hai điện áp: VDS + VSG = VDS + |VGS| … Điểm bắt đầu thắt kênh (điểm A, A1, A2, …) tương ứng với trạng thái tổng hai điện áp nói trên bằng giá trị VP. Vì vậy khi số hạng |VGS| càng lớn thì giá trị của số lượng thứ hai VDS sẽ càng nhỏ. Điểm bắt đầu xảy ra đánh thủng của từng đặc tuyến (điểm B, B1, B2, v.v…) cũng dịch dần về bên trái với lý do tương tự.
b) Đặc tuyến truyền đạt ID = f(VGS)
const
VDS = (h.2-6-6)
Đặc tuyến này có thể xây dựng bằng thực nghiệm hoặc ngoại suy từ họ đặc tuyến ra. Dạng của nó phản ánh quá trình điện trường điều khiển dòng điện máng: trị số tuyệt đối của VGS càng tăng, vùng nghèo càng mở rộng, điện trởû kênh dẫn càng tăng và do đó dòng máng giảm. Khi VGS đạt tới giá trị điện áp thắt VP thì dòng máng giảm xuống bằng không.
Có thể mô phỏng đặc tuyến truyền đạt bằng hệ thức gần đúng:
2P P GS DSS GS D V V 1 I ) V ( I ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = (2-6-1)
Trong đó các điện áp VGS và VP lấy giá trị tuyết đối (không kể dấu) IDSS là giá trị dòng máng khi VGS = 0, thường gọi là dòng máng bão hòa.