JFET

Un transistor à effet de champ à jonction (JFET) est un dispositif semi-conducteur à trois bornes qui utilise un champ électrique pour contrôler le flux de courant à travers un canal conducteur. Contrairement aux transistors bipolaires, qui dépendent du courant injecté dans la base, un JFET commute ou amplifie en appliquant une tension à sa borne de grille, ce qui rétrécit ou élargit un chemin conducteur entre la source et le drain. Ce mécanisme commandé en tension rend les JFET particulièrement utiles dans les applications à haute impédance où un courant d'entrée minimal est requis.

Les JFET existent en deux types de base: à canal N et à canal P, déterminés par la polarité du matériau semi-conducteur formant la jonction de grille. Un JFET à canal N utilise un matériau de grille de type P intercalé dans un substrat de type N, tandis qu'un dispositif à canal P inverse cette polarité. La jonction de grille crée une zone de déplétion dont la largeur change avec la tension appliquée; à mesure que la tension de grille devient plus négative (dans un dispositif à canal N), la zone de déplétion s'étend et resserre le canal conducteur jusqu'à ce qu'il se pince complètement, bloquant le flux de courant.

Rôles pratiques dans les systèmes d'alimentation et l'instrumentation

Dans les travaux d'énergie et de services publics, les JFET apparaissent le plus souvent dans les circuits de conditionnement de signal, les circuits de relais de protection et les commutateurs analogiques plutôt que dans la conversion de puissance primaire. Leur impédance d'entrée élevée (généralement de l'ordre du gigaohm) les rend excellents pour les circuits de mesure qui ne peuvent pas se permettre de charger la source de signal. Ils sont courants dans les préamplificateurs pour capteurs, les transducteurs de température et les systèmes d'acquisition de données utilisés pour surveiller les conditions du réseau, les diagnostics de transformateurs et l'instrumentation de sous-stations.

La principale limitation des JFET est qu'ils ne peuvent pas s'éteindre complètement en sens inverse et qu'ils sont sensibles à la température; le courant de fuite double approximativement pour chaque augmentation de 10 degrés Celsius de la température. Dans les environnements à haute température ou les applications exigeant une stabilité de gain stricte, les concepteurs peuvent substituer des MOSFET ou d'autres types de semi-conducteurs. Les JFET ont également des tensions et des courants nominaux inférieurs à ceux de nombreuses alternatives, ce qui les limite aux circuits de signal de faible puissance plutôt qu'à la commutation de charge.

Le terme «jonction» fait référence à la jonction P-N formant la grille, distinguant les JFET des transistors à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur (MOSFET), qui utilisent une grille isolée. Cette structure de jonction confère aux JFET des performances de bruit plus faibles dans certaines plages de fréquences et une protection inhérente contre la polarisation inverse, des avantages qui justifient leur utilisation continue dans les circuits de mesure de précision et de commande analogique malgré leur plage de fonctionnement plus étroite.