スイッチとしての接合型電界効果トランジスタ（JFET）

その双極のいとこと同様に、電界効果トランジスタは、負荷への電力を制御するオン/オフスイッチとして使用できます。おなじみのスイッチ/ランプ回路を備えたスイッチとしてのJFETの調査を始めましょう：

JFETの制御電流がソースとドレインの間を流れることを思い出して、上記の回路のスイッチの両端をJFETのソースとドレインの接続に置き換えます。

今まで気づかなかった場合、JFETのソース接続とドレイン接続は回路図記号で同じように見えます。エミッタが矢印でコレクタと明確に区​​別されるバイポーラ接合トランジスタとは異なり、JFETのソースラインとドレインラインは両方とも、半導体チャネルを表すバーに垂直に伸びています。 JFETのソースラインとドレインラインは実際には交換可能であることが多いため、これは偶然ではありません。言い換えると、JFETは通常、ソースからドレインへ、またはドレインからソースへのいずれかの方向のチャネル電流を処理できます。

開いたスイッチとしてのJFET

さて、回路に必要なのは、JFETの導通を制御する方法だけです。ゲートとソース間の印加電圧がゼロの場合、JFETのチャネルは「オープン」になり、ランプに全電流を流すことができます。ランプをオフにするには、次のようにJFETのゲート接続とソース接続の間に別のDC電圧源を接続する必要があります。

クローズドスイッチとしてのJFET

このスイッチを閉じると、JFETのチャネルが「ピンチオフ」され、強制的にカットオフされ、ランプがオフになります。

ゲートを流れる電流がないことに注意してください。逆バイアスされたPN接合として、それを通る電流の流れにしっかりと対抗します。電圧制御デバイスとして、JFETはごくわずかな入力電流しか必要としません。これは、バイポーラトランジスタよりもJFETの有利な特性です。制御信号に必要な電力は実質的にゼロです。

制御スイッチを再度開くと、ゲートから逆バイアスDC電圧が切断され、トランジスタが再びオンになります。理想的には、とにかく、これはそれがどのように機能するかです。実際には、これはまったく機能しない可能性があります：

どうしてこれなの？ゲートとソースの間に電圧が印加されていない状態で、JFETのチャネルが再び開き、ランプ電流が以前と同じように流れることができないのはなぜですか？その答えは、逆バイアスされたゲート-ソース接合の動作にあります。その接合部内の空乏領域は、ゲートをソースから分離する絶縁バリアとして機能します。そのため、一定量の容量を備えています。 電荷ポテンシャルを蓄えることができます。この接合部が外部電圧の印加によって強制的に逆バイアスされた後、その電圧のソースが切断された後でも、その逆バイアス電圧を蓄積された電荷として保持する傾向があります。 JFETを再びオンにするために必要なのは、抵抗を介してゲートとソースの間に蓄積された電荷をブリードオフすることです。

ブリーディング抵抗器

この抵抗の値はそれほど重要ではありません。 JFETのゲート-ソース接合の静電容量は非常に小さいため、かなり高い値のブリード抵抗でも高速のRC時定数を生成し、スイッチが開かれるとトランジスタがわずかな遅延で導通を再開できるようにします。

バイポーラトランジスタと同様に、制御電圧がどこから、何から来るかはほとんど問題になりません。太陽電池、熱電対、またはその他の種類の電圧生成デバイスを使用して、JFETの導通を制御する電圧を供給することができます。 JFETスイッチの動作に必要な電圧源はすべて十分です。 JFETチャネルのピンチオフを達成するための電圧。このレベルは通常、数ボルトDCの領域にあり、ピンチオフと呼ばれます。 またはカットオフ 電圧。特定のJFETの正確なピンチオフ電圧は、その独自の設計の関数であり、シリコンBJTのベース-エミッタ接合電圧の0.7ボルトのような普遍的な数値ではありません。

レビュー：

• 電界効果トランジスタは、ゲートとソースの間に印加される電圧によって、ソース接続とドレイン接続の間の電流を制御します。 ジャンクション 電界効果トランジスタ（JFET）の場合、ゲートとソースの間にPN接合があり、通常はソース-ドレイン電流を制御するために逆バイアスされます。
• JFETは、通常オン（通常飽和）のデバイスです。ゲートとソースの間に逆バイアス電圧を印加すると、その接合部の空乏領域が拡大し、それによって、制御された電流が流れるソースとドレインの間のチャネルが「ピンチオフ」されます。
• 制御電圧が除去されたときに接合部の自然静電容量の両端に蓄積された蓄積電荷を放電するために、ゲートとソースの間に「ブリードオフ」抵抗を取り付ける必要がある場合があります。そうしないと、電圧源が切断された後でも、JFETをカットオフモードに保つために電荷が残る可能性があります。

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