JFET a MOSFET
Oba jsou napěťově řízené tranzistorové efekty (FET), které se používají především k zesílení slabých signálů, většinou bezdrátových signálů. Jedná se o přístroje UNIPOLAR, které mohou zesilovat analogové a digitální signály. Tranzistor s efektem pole (FET) je typ tranzistoru, který mění elektrické chování zařízení pomocí efektu elektrického pole. Používají se v elektronických obvodech od RF technologie k přepínání a řízení výkonu k zesílení. Používají elektrické pole k řízení elektrické vodivosti kanálu. FET se rozděluje na JFET (Transition Effect Transistor) a MOSFET (Transistor na poloviční efekt kovového oxidu). Oba se používají hlavně v integrovaných obvodech a jsou velmi podobné v provozních principech, ale mají mírně odlišné složení. Porovnejme je podrobněji.
Co je JFET?
JFET je nejjednodušší typ tranzistoru s efektem pole, ve kterém proud může buď procházet ze zdroje do odtoku, nebo odtéct do zdroje. Na rozdíl od tranzistorů s bipolárními spoji (BJT) používá JFET napětí, které je aplikováno na vstupní svorku, pro řízení proudu protékajícího kanálem mezi vývodem a zdrojovými svorkami, což vede k tomu, že výstupní proud je úměrný vstupnímu napětí. Terminál brány je obrácený. Je to třípólový unipolární polovodičový přístroj používaný v elektronických spínači, rezistorech a zesilovačích. Předpokládá vysoký stupeň izolace mezi vstupem a výstupem, což z něj činí stabilnější než bipolární spojovací tranzistor. Na rozdíl od BJT, množství povoleného proudu je určeno signálem napětí v JFET.
Obvykle se dělí do dvou základních konfigurací:
- N-Channel JFET - Proud protékající kanálem mezi odtokem a zdrojem je záporný ve formě elektronů. Má nižší odpor než typy P-kanálů.
- P-Channel JFET - Proud protékající kanálem je pozitivní ve formě otvorů. Má vyšší odolnost než jeho protějšky N-Channel.
Co je MOSFET?
MOSFET je čtyřstupňový tranzistorový polovodičový efektový tranzistor vyráběný řízenou oxidací křemíku a kde použité napětí určuje elektrickou vodivost zařízení. MOSFET znamená tranzistor pro pole s kovovým oxidem polovodičů. Brána, která je umístěna mezi kanálem zdroje a kanálem, je elektricky izolována od kanálu tenkou vrstvou oxidu kovu. Cílem je řídit napěťový a proudový tok mezi zdrojovým a odtokovým kanálem. MOSFETy hrají důležitou roli v integrovaných obvodech kvůli jejich vysoké vstupní impedanci. Jsou většinou používány v výkonových zesilovačích a přepínačích, a hrají důležitou roli v návrhu vestavěného systému jako funkčních prvků.
Obvykle jsou rozděleny do dvou konfigurací:
- Režim vyčerpání MOSFET - Přístroje jsou normálně "ZAPNUTÉ", když napětí brány do zdroje je nulová. Aplikační napětí je nižší než napětí odběru od zdroje
- Režim vylepšení MOSFET - Přístroje jsou normálně "VYPNUTÉ", když napětí brány do zdroje je nulová.
Rozdíl mezi JFET a MOSFET
Základy FET a MOSFET
JFET i MOSFET jsou tranzistory řízené napětím, které slouží k zesilování slabých signálů jak analogových, tak digitálních. Oba jsou unipolární zařízení, ale s různým složením. Zatímco JFET znamená Junction Field-Effect Transistor, MOSFET je zkratka pro Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. První je polovodičové zařízení se třemi svorkami, zatímco druhé polovodičové zařízení se čtyřmi terminály.
Provozní režim FET a MOSFET
Oba mají méně transconductance hodnoty ve srovnání s bipolární tranzistory spojení (BJTs). JFET lze provozovat pouze v režimu deplévání, zatímco MOSFET mohou pracovat jak v režimu vyčerpání, tak v režimu vylepšení.
Vstupní impedance v FET a MOSFET
JFET mají vysokou vstupní impedanci v pořadí 1010 ohmů, což je činí citlivými na signály vstupního napětí. MOSFETy nabízejí ještě vyšší vstupní impedanci než JFET, což je díky tomu izolátoru kovového oxidu mnohem odolnější na terminálu brány.
Svodový proud brány
Jedná se o postupné ztráty elektrické energie způsobené elektronickými zařízeními, i když jsou vypnuty. Zatímco JFETs umožňují svodovému proudu brány v rozsahu 10 ^ -9A, svodový proud brány pro MOSFETs bude řádově 10 ^ -12 A.
Odolnost proti poškození v systémech FET a MOSFET
MOSFET jsou více náchylné k poškození elektrostatickým výbojem z důvodu dodatečného izolátoru kovového oxidu, který snižuje kapacitu brány, což činí tranzistor citlivý na poškození vysokým napětím. JFETs, na druhé straně, jsou méně náchylné k poškození ESD, protože nabízejí vyšší vstupní kapacitu než MOSFET.
Náklady na FET a MOSFET
JFET sledují jednoduchý, méně sofistikovaný výrobní proces, který je činí poměrně levnějšími než MOSFET, které jsou drahé kvůli složitějšímu výrobnímu procesu. Dodatečná vrstva oxidu kovu přidává trochu k celkovým nákladům.
Aplikace FET a MOSFET
JFETs jsou ideální pro aplikace s nízkým šumem, jako jsou elektronické spínače, zesilovače vyrovnávací paměti atd.MOSFETy se na druhou stranu používají především pro aplikace s vysokým šumem, jako je spínání a zesilování analogových nebo digitálních signálů, a také se používají v aplikacích řízení motoru a vestavěných systémech.
JFET vs. MOSFET: Srovnávací graf
Shrnutí FET versus MOSFET
JFET a MOSFET jsou dva nejoblíbenější tranzistory s efektem pole běžně používané v elektronických obvodech. Jak JFET, tak MOSFET jsou polovodičová zařízení řízená napětím, používaná pro zesílení slabých signálů pomocí efektu elektrického pole. Samotné jméno naznačuje atributy zařízení. Zatímco sdílejí společné atributy odpovídající zesílení a přepínání, mají svůj spravedlivý rozdíl. JFET je provozován pouze v režimu vyčerpání, zatímco MOSFET je provozován jak v režimu vyčerpání, tak v režimu vylepšení. MOSFET se používají v obvodech VLSI kvůli jejich drahému výrobnímu procesu, a to vzhledem k levnějším JFETs, které se používají hlavně v malých signálových aplikacích.
