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Junction Field Effect Transistor
Aus Kefk.
Der Junction Field Effect Transistor (JFET oder Sperrschicht-FET) ist der am einfachsten aufgebaute Unipolartransistor aus der Gruppe der Feldeffekttransistoren; man unterscheidet zwischen n-Kanal- und p-Kanal-JFETs. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich auf n-Kanal-JFETs. Beim p-Kanal-JFET sind die n- und p-Zonen vertauscht und die Vorzeichen aller Spannungen und Ströme kehren sich um.
| Bild:Jfet-n-chtaube050413.png n-Kanal JFET | Bild:Jfet-p-chtaube050413.png p-Kanal JFET |
Aufbau
Ein n-Kanal-JFET besteht aus einem n-dotierten Siliziumplättchen, in welches zwei p-Zonen eingebracht sind. An der n-Schicht sind die Anschlüsse Drain (D; Drain = Senke, Abfluss) und Source (S; Source = Quelle, Zufluss) aufmetallisiert, welche vergleichbar mit den Kollektor- und Emitteranschlüssen eines bipolaren Transistors sind. Diese Drain-Source-Strecke nennt man n-Kanal.
Die beiden p-Zonen am Rande des n-Kanals sind elektrisch miteinander verbunden und sind als Gate-Anschluss (G; Gate = Tor) herausgeführt. Dieser Anschluss dient der Steuerung des JFETs. Er ist vergleichbar mit dem Basis-Anschluss eines bipolaren Transistors.
Funktion
Legt man bei offenem Gate-Anschluss eine Spannung 
an die Source-Drain-Strecke an, stellt sich ein Strom ID ein. Da dieser Strom nur die n-Zone und keine Sperrschichten passieren muss, kann er relativ ungehindert durch den n-Kanal fließen. Ohne Ansteuerung am Gate ist der JFET also leitend.
Nun legen wir zusätzlich eine Spannung 
an der Gate-Source-Strecke an. Die Spannung am Gate und somit in der p-Zone ist nun negativer als die Spannung in der n-Zone: Der p-n-Übergang ist in Sperrichtung geschaltet und es bildet sich eine Sperrschicht aus (in der Skizze grau gekennzeichnet). Diese Sperrschicht breitet sich bis in die n-Zone hinein aus, sodass in diesem Bereich keine freien Elektronen/Löcher mehr für den Stromtransport verfügbar sind. Der leitfähige Querschnitt des n-Kanals wird eingeschränkt, der Widerstand der Drain-Source-Strecke steigt, der Strom ID wird kleiner. Die Sperrschicht verbreitert sich in Richtung des Drain-Anschlusses, da die Spannung von Gate nach Drain gemessen 
beträgt, bedingt durch die Reihenschaltung der beiden Spannungsquellen.
Wird die Gate-Source-Spannung weiter erhöht verbreitert sich die Sperrschicht entsprechend und der Drainstrom ID wird kleiner. Dies lässt sich fortführen bis die gesamte n-Zone sperrt und somit kein Drainstrom mehr fließt.
Der entscheidende Unterschied zum bipolaren Transistor ist die nahezu leistungslose Steuerung des JFETs: Da die zum Steuern des Drainstromes verwendete Gate-Source-Strecke immer in Sperrichtung betrieben wird, fließt durch das Gate nie mehr als der Sperrstrom von einigen Picoampere.
Standardbauteile
- BF245B n-Kanal
Pmax=0,30 W; ID≤15 mA; UDS≤30 V; Up≈-8 V (TO-92)
