接合型電界効果トランジスタ（JFET）の概要

トランジスタは、低電力の電気信号を印加して電流を制御する線形半導体デバイスです。トランジスタは、バイポーラと電界効果の2つの主要な区分に大まかに分類できます。前章では、小電流を利用して大電流を制御するバイポーラトランジスタについて研究しました。この章では、電界効果トランジスタ（小さな電圧を利用して電流を制御するデバイス）の一般的な概念を紹介し、次に1つの特定のタイプである接合型電界効果トランジスタに焦点を当てます。次の章では、別のタイプの電界効果トランジスタである絶縁ゲートの種類について説明します。

すべての電界効果トランジスタは、バイポーラデバイスではなくユニポーラデバイスです。つまり、それらを流れる主な電流は、N型半導体を通る電子またはP型半導体を通る正孔のいずれかで構成されます。これは、デバイスの物理的な図を見るとより明白になります：

NチャネルJFET

接合型電界効果トランジスタまたはJFETでは、制御された電流はソースからドレインに、または場合によってはドレインからソースに流れます。制御電圧はゲートとソースの間に印加されます。電流がソースとドレインの間の途中でPN接合を通過する必要がないことに注意してください。パス（チャネルと呼ばれる）は、半導体材料の途切れのないブロックです。上の画像では、このチャネルはN型半導体です。 P型チャネルJFETも製造されています：

PチャネルJFET

一般に、NチャネルJFETはPチャネルよりも一般的に使用されます。この理由は、半導体理論のあいまいな詳細と関係がありますが、この章では説明しません。バイポーラトランジスタと同様に、電界効果トランジスタの使用法を導入する最良の方法は、可能な限り理論を避け、代わりに動作特性に集中することだと思います。ここで気にする必要のあるNチャネルとPチャネルのJFETの実際的な違いは、ゲート材料とチャネルの間に形成されるPN接合のバイアスだけです。

ゲートとソースの間に電圧が印加されていない場合、チャネルは電流が流れるための広く開いたパスです。ただし、ゲートとソースの間にPN接合を逆バイアスするような極性の電圧が印加されると、ベース電流が設定されたバイポーラトランジスタの場合と同様に、ソース接続とドレイン接続の間の流れが制限または調整されます。最大ゲート-ソース間電圧は、ソースとドレインを流れるすべての電流を「ピンチオフ」し、JFETを強制的にカットオフモードにします。この動作は、逆バイアス電圧の影響下でPN接合の空乏領域が拡大し、電圧が十分に大きい場合は最終的にチャネルの幅全体を占めるためです。この動作は、フレキシブルホースを絞ることによって液体の流れを減らすことに例えることができます。十分な力で、ホースは流れを完全に遮断するのに十分に収縮します。

この動作動作がバイポーラ接合トランジスタとは正反対であることに注意してください。バイポーラトランジスタは通常オフのデバイスです。ベースに電流が流れず、コレクタまたはエミッタに電流が流れません。一方、JFETは通常オンのデバイスです。ゲートに電圧が印加されていないため、ソースとドレインに最大電流が流れます。また、JFETを通過できる電流の量は、バイポーラトランジスタの場合のように電流信号ではなく、電圧信号によって決定されることに注意してください。実際、ゲート-ソースPN接合が逆バイアスされている場合、ゲート接続を流れる電流はほぼゼロになるはずです。このため、JFETを電圧制御デバイスとして分類し、バイポーラトランジスタを電流制御デバイスとして分類します。

ゲート-ソースPN接合が小さな電圧で順方向にバイアスされている場合、JFETチャネルはもう少し「開いて」、より多くの電流を流すことができます。ただし、JFETのPN接合は、それ自体が実質的な電流を処理するようには構築されていないため、どのような状況でも接合を順方向にバイアスすることはお勧めしません。

これは、JFET動作の非常に要約された概要です。次のセクションでは、スイッチングデバイスとしてのJFETの使用について説明します。

関連するワークシート：

• 接合型電界効果トランジスタ（JFET）ワークシート
• JFETアンプワークシート