Apa itu JFET? Penjelasan, Konstruksi, Cara Kerja, dan Biasnya

JFET adalah transistor efek medan gerbang persimpangan. Transistor normal adalah perangkat yang dikendalikan arus yang membutuhkan arus untuk biasing, sedangkan JFET adalah perangkat yang dikendalikan tegangan. Sama seperti MOSFET, seperti yang telah kita lihat pada tutorial sebelumnya, JFET memiliki tiga terminal Gate, Drain, dan Source.

JFET adalah komponen penting untuk kontrol tegangan tingkat presisi yang dioperasikan dalam elektronik analog. Kita dapat menggunakan JFET sebagai resistor yang dikendalikan tegangan atau sebagai sakelar, atau bahkan membuat penguat menggunakan JFET, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai mosfet siahkan baca Apa itu MOSFET? Prinsip Kerja, JenisJenis Serta Konstruksinya

Ini juga merupakan versi hemat energi untuk menggantikan BJT. JFET menyediakan konsumsi daya yang rendah dan disipasi daya yang cukup rendah, sehingga meningkatkan efisiensi keseluruhan rangkaian. Ini juga memberikan impedansi input yang sangat tinggi yang merupakan keuntungan utama dibandingkan BJT.

Ada berbagai jenis Transistor, dalam keluarga FET, ada dua subtipe: JFET dan MOSFET. Kita sudah membahas tentang MOSFET di tutorial sebelumnya, disini kita akan belajar tentang JFET.

Jenis JFET

Sama seperti MOSFET, ia memiliki dua subtipe- N Channel JFET dan P Channel JFET.

Model skema JFET saluran N dan saluran P JFET ditunjukkan pada gambar di atas. Panah menunjukkan jenis JFET. Panah yang menunjukkan ke gerbang menunjukkan bahwa JFET adalah saluran-N dan di sisi lain panah dari gerbang menunjukkan JFET saluran-P. 

Panah ini juga menunjukkan polaritas persimpangan P-N, yang terbentuk antara saluran dan gerbang. Menariknya, mnemonik bahasa Inggris adalah ini, panah dari perangkat N-Channel menunjukkan "Points in".

Arus yang mengalir melalui Drain dan Source bergantung pada tegangan yang diberikan ke terminal Gate. Untuk JFET saluran N, tegangan Gerbang negatif dan untuk saluran P JFET tegangan Gerbang positif.

Konstruksi Dari JFET

Pada gambar di atas, kita dapat melihat konstruksi dasar JFET. N-Channel JFET terdiri dari material tipe-P dalam substrat tipe-N sedangkan material tipe-N digunakan dalam substrat tipe-p untuk membentuk JFET saluran-P.

JFET dibangun menggunakan saluran panjang bahan semikonduktor. Tergantung pada proses konstruksi, jika JFET berisi sejumlah besar pembawa muatan positif (disebut sebagai lubang) adalah JFET tipe-P, dan jika memiliki sejumlah besar pembawa muatan negatif (disebut elektron) disebut tipe-N. JFET.

Dalam saluran panjang bahan semikonduktor, kontak Ohmic di setiap ujung dibuat untuk membentuk koneksi Sumber dan Drain. Persimpangan P-N terbentuk di satu atau kedua sisi saluran.

Cara Kerja Dari JFET

Salah satu contoh terbaik untuk memahami cara kerja JFET adalah dengan membayangkan pipa selang taman. Misalkan selang taman menyediakan aliran air melaluinya. 

Jika selang kita peras maka aliran air akan berkurang dan pada titik tertentu jika kita peras dengan penuh maka aliran air menjadi nol. JFET bekerja persis seperti itu. Jika kita menukar selang dengan JFET dan aliran air dengan arus dan kemudian membangun saluran pembawa arus, kita dapat mengontrol aliran arus.

Ketika tidak ada tegangan melintasi gerbang dan sumber, saluran menjadi jalur mulus yang terbuka lebar bagi elektron untuk mengalir. Tetapi hal sebaliknya terjadi ketika tegangan diterapkan antara gerbang dan sumber dalam polaritas terbalik, yang membuat persimpangan P-N bias terbalik dan membuat saluran menjadi lebih sempit dengan meningkatkan lapisan penipisan dan dapat menempatkan JFET di wilayah cut-off atau pinch off.

Pada gambar di bawah ini kita dapat melihat mode saturasi dan mode pinch off dan kita akan dapat memahami bahwa depletion layer menjadi lebih lebar dan aliran arus menjadi lebih kecil.

Jika kita ingin mematikan JFET, kita perlu menyediakan gerbang negatif ke tegangan sumber yang dilambangkan sebagai VGS untuk JFET tipe-N. Untuk JFET tipe-P, kita perlu memberikan VGS positif.

JFET hanya bekerja dalam mode deplesi, sedangkan MOSFET memiliki mode deplesi dan mode peningkatan.

Kurva Karakteristik JFET

Pada gambar di atas, JFET dibias melalui suplai DC variabel, yang akan mengontrol VGS dari JFET. Kami juga menerapkan tegangan di Drain dan Source. Dengan menggunakan variabel VGS, kita dapat memplot kurva IV dari JFET.

Pada gambar IV di atas, kita dapat melihat tiga grafik, untuk tiga nilai tegangan VGS yang berbeda, 0V, -2V dan -4V. Ada tiga wilayah berbeda Ohmic, Saturation, dan Breakdown region. Selama wilayah Ohmic, JFET bertindak seperti resistor yang dikendalikan tegangan, di mana aliran arus dikendalikan oleh tegangan yang diberikan padanya. 

Setelah itu, JFET masuk ke daerah saturasi dimana kurvanya hampir lurus. Itu berarti aliran arus cukup stabil dimana VDS tidak akan mengganggu aliran arus. Tetapi ketika VDS lebih dari toleransi, JFET masuk ke mode breakdown dimana aliran arus tidak terkontrol.

Kurva IV ini juga hampir sama untuk saluran P JFET, tetapi ada sedikit perbedaan. JFET akan masuk ke mode cut-off ketika VGS dan tegangan Pinch atau (VP) sama. Juga seperti pada kurva di atas, untuk saluran N JFET arus drain meningkat ketika VGS meningkat. Tetapi untuk JFET saluran-P, arus pengurasan berkurang ketika VGS meningkat.

Bias dari JFET

Berbagai jenis teknik digunakan untuk membiaskan JFET dengan cara yang tepat. Dari berbagai teknik, tiga di bawah ini banyak digunakan:

• Memperbaiki Teknik Bias DC
• Teknik Bias Diri
• Bias Pembagi Potensial

Memperbaiki Teknik Bias DC

Dalam teknik biasing DC tetap dari saluran N JFET, gerbang JFET terhubung sedemikian rupa sehingga VGS dari JFET tetap negatif sepanjang waktu. Karena impedansi input dari JFET sangat tinggi, tidak ada efek pembebanan yang diamati pada sinyal input. 

Arus yang mengalir melalui resistor R1 tetap nol. Ketika kita menerapkan sinyal AC di kapasitor input C1, sinyal muncul di gerbang. Sekarang, jika kita menghitung penurunan tegangan pada R1, sesuai dengan hukum Ohm, itu akan menjadi V = I x R atau Vdrop = Arus gerbang x R1. 

Karena arus yang mengalir ke gerbang adalah 0, penurunan Tegangan melintasi gerbang tetap nol. Jadi, dengan teknik biasing ini, kita dapat mengontrol arus drain JFET hanya dengan mengubah tegangan tetap sehingga mengubah VGS.

Teknik Bias JFET

Dalam teknik self-biasing, resistor tunggal ditambahkan melintasi pin sumber. Penurunan tegangan melintasi sumber resistor R2 menciptakan VGS untuk membiaskan tegangan. Dalam teknik ini, arus gerbang nol lagi. 

Tegangan sumber ditentukan oleh hukum ohm yang sama V = I x R. Oleh karena itu tegangan sumber = Arus penguras x resistor sumber. Sekarang, tegangan gerbang ke sumber dapat ditentukan oleh perbedaan antara tegangan gerbang dan tegangan sumber.

Karena tegangan gerbang adalah 0 (karena aliran arus gerbang adalah 0, sesuai V = IR, tegangan gerbang = Arus gerbang x resistor gerbang = 0 ) VGS = 0 – Arus gerbang x Resistansi sumber. Dengan demikian tidak ada sumber biasing eksternal yang diperlukan. Biasing dibuat dengan sendirinya, menggunakan penurunan tegangan pada resistor sumber.

Bias Pembagi Potensial

Dalam teknik ini, resistor tambahan digunakan dan rangkaian sedikit dimodifikasi dari teknik bias sendiri, pembagi tegangan potensial menggunakan R1 dan R2 memberikan bias DC yang diperlukan untuk JFET. Penurunan tegangan pada resistor sumber harus lebih besar dari tegangan gerbang pembagi resistor. Sedemikian rupa VGS tetap negatif.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini