Qu'est-ce que JFET (transistor à effet de champ à jonction) ?
Transistor à effet de champ dont la grille est une jonction pn et qui commande le courant de canal par la largeur de la zone de déplétion, qui s'élargit en polarisation inverse. La plupart sont des dispositifs à déplétion, conducteurs pour une tension de grille de 0 V.
Nom japonais: JFET(接合型FET)
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Domaine: MOSFET
Différences avec les MOSFET
Un MOSFET sépare la grille du semi-conducteur par un film isolant, alors que la grille d'un JFET est une jonction pn sans isolant. La jonction doit rester polarisée en inverse ; en polarisation directe, un courant de grille circule. La fuite de grille en polarisation inverse est faible, de l'ordre du pA au nA à température ambiante, mais comme il s'agit d'une fuite de jonction, elle augmente fortement avec la température. Les JFET sont en outre fondamentalement des dispositifs à déplétion normalement passants, ce qui les rend inadaptés aux circuits intégrés comme le CMOS, qui combine des transistors de type n et p normalement bloqués. C'est pourquoi les MOSFET dominent comme transistors des circuits intégrés.
Applications à faible bruit
Dans un JFET, le courant circule à l'intérieur du canal et subit moins l'influence des défauts d'une interface avec un isolant que dans un MOSFET, si bien que le bruit basse fréquence (bruit en 1/f) tend à être faible. Les JFET conviennent donc aux préamplificateurs audio, aux étages d'entrée à haute impédance des capteurs et instruments, et à l'amplificateur opérationnel à entrée JFET, dont les courants de polarisation d'entrée sont de l'ordre du pA. L'élément convertisseur d'impédance des microphones à condensateur à électret et la diode régulatrice de courant, qui relie grille et source pour faire passer un courant constant, reposent aussi sur des JFET.
Applications de puissance et structures apparentées
Les JFET en SiC offrent une tension de claquage élevée et une faible résistance à l'état passant, et servent aussi de composants de puissance. Comme un dispositif normalement passant peut être dangereux, par exemple à la mise sous tension, une approche courante est un montage cascode en série avec un MOSFET Si basse tension, afin que la paire puisse être traitée comme normalement bloquée. Dans les MOSFET de puissance planaires, la région pincée entre deux régions de body de type p voisines se comporte comme un JFET et rétrécit le chemin du courant ; sa résistance est donc appelée résistance JFET. Dans les semi-conducteurs composés comme le GaAs, le MESFET, dont la grille est une jonction Schottky, fonctionne selon le même principe.
Questions fréquentes
Quelle différence entre un MOSFET et un JFET ?
Un MOSFET isole la grille du semi-conducteur par un film isolant, tandis qu'un JFET forme sa grille par une jonction pn. Un JFET est fondamentalement un dispositif à déplétion, conducteur pour une tension de grille de 0 V, et s'utilise avec la grille maintenue en polarisation inverse. Les MOSFET se rendent facilement normalement bloqués et sont utilisés dans les circuits intégrés CMOS.
Pourquoi un JFET est-il normalement passant ?
Pour une tension de grille de 0 V, un canal de type n (ou p) relie déjà la source et le drain, si bien que le courant circule. On ne peut réduire le courant qu'en polarisant la grille en inverse pour élargir la zone de déplétion.
Que se passe-t-il si la grille d'un JFET est polarisée en direct ?
La jonction pn grille-canal passe en polarisation directe, et dans le silicium un courant de grille commence à circuler dès que la tension dépasse environ 0,5 V. Le JFET perd alors son avantage de haute impédance d'entrée ; c'est pourquoi la grille s'utilise normalement en polarisation inverse ou près de 0 V.