Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) | Funktionsweise einfach erklärt

Der Sperrschicht-Feldeffekttransistor (SFET, engl. junction-fet, JFET bzw. non-insulated-gate-fet, NIGFET) ist der am einfachsten aufgebaute Unipolartransistor aus der Gruppe der Feldeffekttransistoren; man unterscheidet zwischen n-Kanal- und p-Kanal-JFETs.

Bei offenem oder mit dem Source-Anschluss verbundenem Gate-Anschluss verhält sich der n-Kanal ähnlich wie ein ohmscher Widerstand. Ohne Ansteuerung am Gate ist der JFET leitend.
Wird das Gate mit der Source verbunden und zusätzlich die Drain-Source-Spannung UDS am n-Kanal erhöht (Plus-Pol am Drain-Anschluss), so dehnt sich die Raumladungszone zwischen Gate und n-Kanal in Drain-Nähe mit wachsender Drain-Source-Spannung immer weiter aus und engt den verbleibenden Stromkanal immer weiter ein. Bei steigender Drain-Source-Spannung steigt der Strom durch den n-Kanal (= Drain-Strom) solange an, bis eine maximale Einschnürung des Kanals erreicht wurde. Die entsprechende Spannung wird als Abschnür- oder pinch-off-Spannung Up (siehe Ausgangskennlinie) bezeichnet, sie entspricht der Schwellspannung Uth bei MOSFETs. Bei weiterer Erhöhung von UDS bleibt der Drainstrom ID nahezu konstant. Die Einschnürung hat sich stabilisiert und horizontal (im Beispielbild) ausgedehnt, d. h., die „zusätzliche“ Kanalspannung wird nun vom „pinch off“ weg, im Kanal absorbiert. Dies ist der normale Arbeitsbereich dieses Transistors und der entsprechende Drainstrom wird IDSS (von englisch drain sourceshorted to gate) genannt. Der Transistor kann in diesem Zustand (quasi) als Konstantstromquelle mit IDSS verwendet werden, nachteilig gegenüber „richtigen“ Konstantstromquellen ist eine erhöhte Temperaturabhängigkeit. Die Größe der pinch-off-Spannung ist abhängig von der Dotierung ND bzw. A und der halben Breite a des Kanals, sowie von dem Spannungsabfall UD (Diffusionsspannung) über die Raumladungszonen.

#AlexTbg #Elektrotechnik #jFET

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[danielbernhard]

Hätte da auch mal eine ganz bescheidene Frage. Wenn die Gate Spannung niedriger wird, sperrt der JFET ja immer mehr da sich die P Zonen vergrößern... bin ich da noch richtig? Doch wenn ich mir den BF245A so ansehe hat er ja selbst bei 0V Gate und 5V drain source immer noch knapp 1 k Ohm. Wie ist das denn zu erklären?

[Metalgearpro]

Was meinst du mit "der Strom nimmt bei zunehmender Sperrschichtdicke ab"? Der Strom sättigt doch ab dem Pinch-off Punkt und wird ab dann nicht mehr größer, aber er nimmt doch nicht ab, oder?

[ChrisWillsWissen]

Man kann also am Gate den Strom durch Drain-Source modulieren. Nur DC oder auch AC? Ich meine AC nicht am Gate, sondern durch Drain Source. Also wenn sich die Stromrichtung durch Drain-Source ändert, funktioniert dann die Modulation auch noch? Vielen Dank!

[Mandrin]

ja, aber für das Verständis sehr gut....

[Mandrin]

Kann man vielleicht vergleichen mit einer Straße auf der während eines Straßenfestes eine Bühne steht. Treten auf dieser Bühne Künstler auf, so bleiben davor die Zuschauer stehen und behindern damit die übrigen Passanten auf dieser Straße. Ist die Bühne leer, so bleibt davor niemand stehen und die Passanten können vorbeilaufen...