IL JFET
La sigla JFET sta per Junction-Field-Effect-Transistor (transistor a effetto di campo a giunzione).
Il JFET è formato da una barretta di materiale semiconduttore, nel nostro caso drogata di tipo N, ed è di forma allungata terminante alle estremità con due elettrodi. Il source (S) svolge una funzione simile all’emettitore del BJT, mentre il drain (D) svolge una funzione analoga al collettore. Ai lati della barretta ci sono due zone drogate fortemente di tipo P, che si estendono lungo le superfici laterali della barretta. In questo modo si creano due giunzioni PN ed in esse si generano spontaneamente due zone di svuotamento; essendo la zona P molto più drogata e più ristretta, la zona di svuotamento si estende molto più dalla parte N, cioè nella barretta.
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Nella parte centrale del JFET è presente il CANALE, cioè la zona della barretta nella quale permangono le cariche libere d muoversi. Le zone di svuotamento producono un notevole restringimento del canale di conduzione, cioè della sezione della barretta attraverso cui le cariche possono muoversi.
Le due zone laterali formano un unico elettrodo chiamato gate (G). Questo termine che in italiano significa “porta”, consente o meno il passaggio di qualcosa dall’ingresso all’uscita.
Infatti polarizzando la giunzione PN in modo inverso la zona di svuotamento si allarga ancora di più e restringe il canale di conduzione della barretta. Fig.2
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Collegando il source col drain tramite una batteria, il canale si comporta come una resistenza, infatti se potessimo effettuare delle misure al suo interno, troveremo una distribuzione di potenziale che vari da 0 ad una Vmax, creando una zona di svuotamento non uniforme a causa dei diversi valori di tensione inversa applicata alla giunzione.
Salendo verso punti a potenziale più alti il canale di conduzione diventa più stretto fino ad un valore di tensione inversa (tensione di pinch-off), la quale provoca lo strozzamento del canale. In realtà il canale non si ristringerà mai del tutto perché si verrà a creare un equilibrio, permettendo alle cariche di fluire attraverso uno strettissimo passaggio e il loro flusso assume un valore costante in dipendente dalla tensione di drain. Fig3
Nel laboratorio di elettronica abbiamo realizzato un circuito per tracciare le curve caratteristiche di uscita del JFET.
Il circuito presenta due alimentatori variabili. Uno dei due polarizza inversamente, tramite una resistenza da 1000Ώ, i terminali di gate e source; mentre l’altra batteria tramite una resistenza da 1000Ώ collega i terminali drain e source.
Possiamo quindi dire che le grandezze che entrano in gioco sono la tensione tra drain e source Vds, la corrente di drain Id e la tensione tra gate e source Vgs.
Fissando Vgs e variando la Vds da 0V ad un valore massimo di 25V, tramite un amperometro posto in uscita leggevamo i corrispondenti valori di Id. Le successive curve sono state ricavate, aumentando la Vgs di 0.25V per curva e variando di nuovo la Vds.
Naturalmente la Vds di pinch-off per Vgs = 0 è proprio Vp, mentre quando Vgs aumenta in senso negativo lo schiacciamento delle curve avviene per valori di Vds più piccoli.
