FET Nedir? Çalışması ve Çeşitleri

Bu yazımızda FET Nedir? Çalışması ve Çeşitleri sorusuna cevap vereceğiz. Keyifli okumalar.

FET Nedir?

FET, 3 uçlu bir eleman olup ya jonksiyon FET (JFET) ya da Metal oksit Yarı iletken FET (MOSFET) olarak üretilmektedir. Büyük ve çok büyük (VLSI-Very Large Scale Integration: Çok geniş ölçekli integrasyon ve ULSI-Ultra Large Scale Integration: Ultra geniş ölçekli integrasyon) ölçekli entegre devreler öncelikle MOSFET transistörler kullanılarak üretilmektedir.

Bu yazımızda JFET/FET‘lerden bahsedilecektir. Mosfet için Mosfet Nedir? Mosfet Çeşitleri ve Yapıları adlı yazımıza bakınız.

JFET/FET Çalışması 

JFET’in çalışmasını sağlayan ön gerilimle birlikte aşağıda verilen JFET’i ele alalım.

Yukarıdaki şekilde V_DD besleme gerilimi Drain-Source (D-S) arasında bir V_DS gerilimi oluşturarak Savak (D)’dan Kaynağa (S) doğru – elektronların akış yönünün tersi olarak kanal içinden I_D akımının akmasını sağlar. Görüldüğü gibi Geçit (G) ile Kaynak (S) arasında bir V_GG besleme kaynağıyla bir –V_GS  gerilimi oluşturulmuştur. Bu G-S gerilimi, G-S eklemini ters yönde kutuplayacağından geçitten akım akmayacaktır (I_G=0). Ters V_GS gerilimi, kanalda bir boşaltılmış bölge oluşturacaktır.

Aşağıdaki şekilde JFET ’de boşaltılmış bölgenin oluşumu ve I_D – V_DS  değişimi gösterilmiştir. G-S, tıkama yönünde kutuplandığından geçitten akım akmamakta ve böylece akım kontrolü, jonksiyonda oluşan elektriksel alan değişimi ile sağlanmaktadır. Bu nedenle bu yarı iletken elemana Alan Etkili Transistör (Field Effect Transistör-FET) denilmiştir.

Tıkama tarafındaki gerilim belirli olan bir değere geldiğinde kanalın akım akan kesiti sıfır durumuna gelir. Bunun sonucunda kanal direnci sonsuz durumuna gelir. Bu durumda I_D =0 olacaktır. Savak akımını sıfır durumuna getiren gerilim (Vgs), kısılma gerilimi (Vp) olarak adlandırılır.

Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi V_GS =0 V iken V_DD yükseldikçe, I_D akımıda yükselmektedir. V_DD belli bir seviyeye ulaştığında, kanal boyunca boşaltılmış bölge tam olarak oluşur.

Bundan sonraki aşamalar için V_DD’deki artış I_D akımında herhangi değişikliğe neden olmaz, I_D akımı doyuma ulaşarak sabit kalır. V_GS =0 V için görülen sabit savak akımının bu değeri, JFET’in çalışmasını tanımlamada kullanılan önemli bir parametre olup I_DSS ile gösterilir.

JFET/FET Çeşitleri 

FET tek kutuplu elemandır. FET’ler n-kanallı FET ya da p-kanallı FET olarak ikiye ayrılır. P-kanallı FET boşluk akımıyla çalışır. N-kanallı FET ise elektron akımıyla çalışır. Yani, FET’ler gerilim kontrollü transistörlerdir.

Bir JFET ’in fiziksel yapısı ve sembolleri aşağıda gösterilmiştir:

Aynı tip iki yarı iletken bölge arasında kalan ve diğer ikisinden farklı olan yarı iletken bölge kanal (p veya n kanal) olarak adlandırılır . Kanalın iki tarafında oluşturulan bölgeler elektriksel yolla birleştirilip tek elektrot olarak dışarı alınır. Tek bağlantı ucu olarak dışarı alınan elektrota geçit (gate) adı verilmektedir. Kanal içerisindeki çoğunluk taşıyıcıların akım iletimi sırasında harekete başladıkları uç kaynak (source), çoğunluk taşıyıcıları toplayan elektrot da savak-akaç (drain) adını alır.

• Savak-kaynak arası gerilim: V_DS
• Geçit-kaynak arası gerilim: V_GS

FET ve BJT Arasındaki Farklar Nelerdir?

1. FET’in 100 MΩ civarında çok yüksek bir giriş direnci vardır; BJT’lerde ise bu değer birkaç yüz Ω civarındadır.
2. FET’ler radyasyona karşı nispeten duyarsızdır, buna karşın BJT çok duyarlıdır (özellikle β (akım kazancı) değeri çok etkilenir).
3. FET, BJT’den daha az gürültülüdür ve bundan dolayı yükselteçlerin giriş katları için daha uygundur (örneğin wi-fi FM alıcılarında yaygın olarak kullanılır).
4. FET’ler BJT’lere göre daha yüksek ısıl kararlılığı sağlayacak şekilde çalıştırılabilir.
5. FET’lerin boyutları BJT’den daha küçüktür ve bu nedenle tümleşik devrelerde (IC) yaygın olarak kullanılır.

FET’lerin Dezavantajları Nelerdir? 

• BJT’ye göre nispeten daha küçük olan kazanç bant genişliği
• Kolayca hasar görebilmesi (statik elektrikten dolayı)

Bu yazımızda FET Nedir? Çalışması ve Çeşitleri sorusuna cevap vermeye çalıştık. Eksik veya hatalı gördüğünüz kısımları lütfen yorumlar kısmında belirtiniz. Diğer yazılarımızda görüşmek dileğiyle.