Veldeffecttransistor waarvan de gate een pn-junctie is en die de kanaalstroom regelt via de breedte van de uitputtingslaag die bij sperspanning groeit. De meeste zijn depletietypes die bij een gatespanning van 0 V geleiden.
Japanse benaming: JFET(接合型FET)
“JFET (junctie-FET)” komt voor in 2 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Analoge en elektronische schakelingen, Vermogenshalfgeleiders.
Vakgebied: MOSFET
Een JFET (junction field-effect transistor) is een veldeffecttransistor waarvan de gate wordt gevormd door een pn-junctie. In een n-kanaal-JFET liggen p-type gategebieden aan weerszijden van een n-type kanaal tussen source en drain; wordt de junctie tussen gate en kanaal in sperrichting voorgespannen, dan wordt de uitputtingslaag breder, wordt het kanaal smaller en daalt de stroom. De stroom is het grootst bij een gatespanning van 0 V (IDSS), en wanneer de sperspanning de pinch-offspanning bereikt, sluit het kanaal en valt de stroom vrijwel weg. In het verzadigingsgebied is de drainstroom ongeveer evenredig met het kwadraat van het verschil tussen de gatespanning en de pinch-offspanning.
Een MOSFET scheidt de gate met een isolatielaag van de halfgeleider, terwijl de gate van een JFET een pn-junctie zonder isolator is. De junctie moet in sperrichting voorgespannen blijven; wordt ze in geleidingsrichting voorgespannen, dan gaat er gatestroom lopen. De gatelekstroom in sperrichting is klein, rond pA tot nA bij kamertemperatuur, maar omdat het junctielekstroom is, stijgt hij sterk met de temperatuur. JFET's zijn bovendien in wezen normally-on depletietypes, wat ze ongeschikt maakt voor geïntegreerde schakelingen zoals CMOS, die normally-off n-type- en p-type-transistors combineren. Daarom domineren MOSFET's als transistors in geïntegreerde schakelingen.
In een JFET loopt de stroom binnen in het kanaal en wordt hij minder beïnvloed door defecten aan een isolatorgrensvlak dan in een MOSFET, zodat de laagfrequente ruis (1/f-ruis) meestal klein is. Dat maakt JFET's geschikt voor audiovoorversterkers, hoogohmige ingangstrappen van sensoren en meetinstrumenten, en een op-amp met JFET-ingang waarvan de ingangsbiasstroom in het pA-bereik ligt. Ook het impedantie-omzettende element in elektreetcondensatormicrofoons en de stroombegrenzende diode, die gate en source verbindt om een constante stroom te laten lopen, zijn op JFET's gebaseerd.
SiC-JFET's bieden een hoge doorslagspanning en een lage aan-weerstand en worden ook als vermogenscomponenten gebruikt. Omdat een normally-on component gevaarlijk kan zijn, bijvoorbeeld bij het inschakelen, is een cascodeschakeling in serie met een laagspannings-Si-MOSFET gebruikelijk, zodat het paar als normally-off kan worden behandeld. In planaire vermogens-MOSFET's gedraagt het gebied tussen naburige p-type bodygebieden zich als een JFET en vernauwt het het stroompad; de weerstand ervan heet daarom JFET-weerstand. In samengestelde halfgeleiders zoals GaAs werkt de MESFET, waarvan de gate een Schottky-junctie is, volgens hetzelfde principe.
Antwoord: B. De offsetfout aan de uitgang door de ingangs-biasstroom opheffen
In de ingangsklemmen van een op-amp vloeit een ingangs-biasstroom, die over de weerstand gezien vanaf de inverterende ingang (Ri∥Rf) een spanningsval veroorzaakt en een fout aan de uitgang geeft. Wordt ook aan de niet-inverterende zijde een weerstand van dezelfde waarde geplaatst, dan ontstaat aan beide ingangen dezelfde spanningsval en heffen die elkaar op, zodat alleen de fout door het verschil tussen de twee biasstromen (ingangsoffsetstroom) overblijft. Bij op-amps met CMOS- of JFET-ingang, waar de biasstroom in de orde van pA ligt, is deze weerstand gewoonlijk niet nodig.
Antwoord: C. Cellen kunnen met hoge dichtheid worden geplaatst, waardoor de kanaalbreedte toeneemt en de aan-weerstand daalt
Bij de trenchgatestructuur ontstaat het kanaal verticaal op de zijwand van de sleuf, zodat per oppervlakte-eenheid meer cellen kunnen worden geplaatst dan bij het vlakke (planaire) type en de totale kanaalbreedte toeneemt. Bovendien verdwijnt de weerstand (JFET-weerstand) die bij het planaire type tussen aangrenzende cellen ontstaat, zodat de aan-weerstand kan dalen. Het is gangbaar bij Si-MOSFET’s en IGBT’s voor lage doorslagspanning en wordt ook steeds vaker toegepast bij SiC-MOSFET’s (waar het planaire type nog veel wordt gebruikt), maar omdat het veld zich concentreert in de hoeken onderaan de sleuf, is de beschermingsstructuur daarvan van belang.
Een MOSFET isoleert de gate met een isolatielaag van de halfgeleider, terwijl een JFET zijn gate vormt uit een pn-junctie. Een JFET is in wezen een depletietype dat bij een gatespanning van 0 V geleidt en wordt gebruikt met de gate in sperrichting voorgespannen. MOSFET's zijn makkelijk normally-off te maken en worden gebruikt in geïntegreerde CMOS-schakelingen.
Bij een gatespanning van 0 V verbindt een n-type (of p-type) kanaal al source en drain, zodat er stroom loopt. De stroom kan alleen worden verlaagd door de gate in sperrichting voor te spannen en de uitputtingslaag te verbreden.
De pn-junctie tussen gate en kanaal komt in geleidingsrichting te staan, en bij silicium begint er gatestroom te lopen zodra de spanning ongeveer 0,5 V overschrijdt. Daarmee gaat het voordeel van de hoge ingangsimpedantie van de JFET verloren, dus de gate wordt normaal in sperrichting of bij ongeveer 0 V gebruikt.
Bij op-amps met CMOS- of JFET-ingang, waar de biasstroom in de orde van pA ligt, is deze weerstand gewoonlijk niet nodig.
Wat is het doel van een weerstand, gelijk aan de parallelwa…Bovendien verdwijnt de weerstand (JFET-weerstand) die bij het planaire type tussen aangrenzende cellen ontstaat, zodat de aan-weerstand kan dalen.
Wat is het belangrijkste voordeel van de trenchgatestructuu…Operationele versterker (op-amp) CMOS Vermogens-MOSFET (power MOSFET) Aan-weerstand (on-resistance) IGBT SiC (siliciumcarbide) DIBL Doorschietstroom (shoot-through-stroom) Drempelspanning (threshold voltage) Flatbandspanning