今回は、「JFETの構造と動作原理」についての説明です。
１．初めに
FETは電子または正孔のどちらか1種類をキャリアとしたトランジスタで、ユニポーラトランジスタと呼ばれています。
そんなFETの種類はJFETとMOSFETに二分されます。
今回はJFETの構造と動作原理を解説していきます。
２．nチャネル型JFETの構造と動作原理
nチャネル型JFETは、その名の通りキャリアが電子になっています。
構造は図1のようになっています。
n型半導体とp型半導体が何なのかよくわからないという方は、以下の記事も参考にしてみてください。
実際にどのように動作するのか説明していきますね。
まず、ドレイン(D)－ソース(S)間に電圧を印加します。
ドレイン端子には正電圧、ソース端子には負電圧という繋ぎにします。
すると、n型半導体中の多数キャリアである電子がドレイン端子方向に引き寄せられ、電源のマイナス側から出た電子がソース端子からn型半導体に流れ込むというサイクルができます。
つまり、電流がドレイン端子からソース端子の方向に流れるようになります。
ドレイン－ソース間に電源を繋ぐだけで電流は流れるようになるという点は、トランジスタと既に異なります。
トランジスタにおけるベース端子に当たるゲート端子には何もしてませんからね。
…一応補足しておきますが、電子の流れと電流の向きは反対ですからね？
次は、追加でゲート(G)－ソース(S)間にも電圧を印加します。
ソース端子には正電圧、ゲート端子には負電圧という繋ぎにします。
すると、n型半導体の一部の電子がソース端子に引き寄せられるようになります。
また、ゲート端子に電源のマイナス側を印加した為、p型半導体の正孔がゲート端子へ引き寄せられます。
その結果、n型半導体とp型半導体の接合部に空乏層(キャリアの存在しない領域)が発生します。
なので、ソースからドレイン方向に電子は移動できるものの、路が狭くなって電流量は少なくなります。
この調子でゲート－ソース間電圧のE’をどんどん増加させていくと空乏層がどんどん広がっていき、完全に電子の流れが妨げられ、電流が流れなくなります。
これがnチャネル型JFETの動作原理です。
３．pチャネル型JFETの構造と動作原理
※nチャネル型JFET同様に説明を記述していきますが、キャリアが正孔に、電流の流れる向きがソースからドレイン方向に入れ替わるだけです。
pチャネル型JFETは、その名の通りキャリアが正孔になっています。
構造は図5のようになっています。
実際にどのように動作するのか説明していきますね。
まず、ドレイン(D)－ソース(S)間に電圧を印加します。
ドレイン端子には負電圧、ソース端子には正電圧という繋ぎにします。
nチャネル型JFETとは向きが反対になります。
すると、p型半導体中の多数キャリアである正孔がドレイン端子方向に引き寄せられ、電源のプラス側から出た正孔がソース端子からp型半導体に流れ込むというサイクルができます。
つまり、電流がソース端子からドレイン端子の方向に流れるようになります。
次は、追加でゲート(G)－ソース(S)間にも電圧を印加します。
ソース端子には負電圧、ゲート端子には正電圧という繋ぎにします。
すると、p型半導体の一部の正孔がソース端子に引き寄せられるようになります。
また、ゲート端子に電源のプラス側を印加した為、n型半導体の電子がゲート端子へ引き寄せられます。
その結果、n型半導体とp型半導体の接合部に空乏層が発生します。
なので、ソースからドレイン方向に正孔は移動できるものの、路が狭くなって電流量は少なくなります。
この調子でゲート－ソース間電圧のE’をどんどん増加させていくと空乏層がどんどん広がっていき、完全に正孔の流れが妨げられ、電流が流れなくなります。
これがpチャネル型JFETの動作原理です。
以上、「JFETの構造と動作原理」についての説明でした。
