جنکشن فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر
جنکشن فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز وولٹیج پر قابو پانے والے سیمی کنڈکٹر پر مبنی ٹرانجسٹر ہیں۔ یہ تین ٹرمینلز کے ساتھ یک طرفہ ٹرانجسٹرز ہیں؛ نالی، ذریعہ اور گیٹ۔ JFETs میں PN جنکشن نہیں ہوتے ہیں، لیکن وہ سیمی کنڈکٹر مواد کے چینلز پر مشتمل ہوتے ہیں۔
تعمیرات اور درجہ بندی
JFETs کے پاس اکثریتی چارج کیریئرز کے بہاؤ کے لیے ایک بڑا چینل ہے۔ یہ چینل سبسٹریٹ کے نام سے جانا جاتا ہے۔ سبسٹریٹ P-type یا N-type میٹریل کا ہو سکتا ہے۔ چینل کے دو سروں پر دو بیرونی رابطے رکھے گئے ہیں جنہیں اوہمک رابطے کے نام سے جانا جاتا ہے۔ JFETs کو ان کی تعمیر میں سبسٹریٹ کے سیمی کنڈکٹر مواد کی بنیاد پر درجہ بندی کیا جاتا ہے۔
N-Channel JFET ٹرانزسٹر
چینل این قسم کے ناپاک مواد سے بنایا گیا ہے، جب کہ گیٹس پی قسم کے ناپاک مواد پر مشتمل ہیں۔ این قسم کے مواد کا مطلب ہے کہ پینٹا ویلنٹ کی نجاست کو ڈوپ کیا گیا ہے، اور زیادہ تر چارج کیریئر چینل میں مفت الیکٹران ہیں۔ N-Channel JFETs کی بنیادی تعمیر اور علامتی پیشکش ذیل میں دکھائی گئی ہے۔
P-Channel JFET ٹرانزسٹر
چینل پی قسم کے ناپاک مواد پر مشتمل ہے جبکہ گیٹس N-قسم کے ناپاک مواد پر مشتمل ہیں۔ P-Channel کا مطلب یہ ہے کہ چینل میں معمولی نجاستوں کو ڈوپ کیا گیا ہے اور اکثریت چارج کیریئرز سوراخ ہیں۔ P-Channel JFET کی بنیادی تعمیر اور علامتی پیشکش ذیل میں دکھائی گئی ہے۔
JFETs کا کام کرنا
JFETs کو اکثر پانی کی ہوز پائپ کی تشبیہ کے ساتھ بیان کیا جاتا ہے۔ پائپوں کے ذریعے پانی کا بہاؤ JFETs کے چینلز کے ذریعے الیکٹران کے بہاؤ کے مشابہ ہے۔ پانی کے پائپ کا نچوڑ پانی کے بہاؤ کی مقدار کا تعین کرتا ہے۔ اسی طرح، JFETs کے معاملے میں، گیٹ ٹرمینلز میں وولٹیج کا اطلاق منبع سے نالی تک چارجز کی نقل و حرکت کے لیے چینل کو تنگ کرنے یا چوڑا کرنے کا فیصلہ کرتا ہے۔
جب گیٹ اور سورس پر ریورس بائیس وولٹیج لاگو کیا جاتا ہے، تو چینل تنگ ہو جاتا ہے جبکہ ڈیپلیشن پرت بڑھ جاتی ہے۔ آپریشن کے اس موڈ کو پنچ آف موڈ کہا جاتا ہے۔ اس قسم کے چینل کے رویے کو ذیل میں دکھایا گیا ہے:
JFET خصوصیات کا وکر
JFETs ڈیپلیشن موڈ ڈیوائسز ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ کمی کی تہوں کو چوڑا یا تنگ کرنے پر کام کرتے ہیں۔ مکمل آپریشن کے طریقوں کا تجزیہ کرنے کے لیے، N-Channel JFET پر درج ذیل باصلاحیت انتظامات کا اطلاق ہوتا ہے۔
JFET ٹرمینلز پر دو مختلف بائیسنگ وولٹیجز کا اطلاق ہوتا ہے۔ VDS ڈرین اور سورس کے درمیان لاگو ہوتا ہے جبکہ VGS گیٹ اور سورس کے درمیان لاگو ہوتا ہے جیسا کہ اوپر کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
JFET آپریشن کے چار مختلف طریقوں میں کام کرے گا، جیسا کہ ذیل میں بحث کی گئی ہے۔
1: اوہمک موڈ
اوہمک موڈ ایک نارمل حالت ہے جس کے ٹرمینلز پر کسی بھی قسم کے وولٹیج کا اطلاق نہیں ہوتا ہے۔ لہذا، VGS=0 اوہمک موڈ میں۔ کمی کی تہہ بہت پتلی ہو گی اور JFET ایک اومک عنصر کی طرح کام کرتا ہے جیسے ریزسٹر۔
2: پنچ آف موڈ
کٹ آف موڈ میں، گیٹ اور سورس کے پار کافی بائیسنگ وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔ لاگو ریورس بائیس وولٹیج کمی کے علاقے کو زیادہ سے زیادہ سطح تک پھیلا دیتا ہے اور اس وجہ سے چینل ایک کھلے سوئچ کی طرح برتاؤ کرتا ہے جو کرنٹ کے بہاؤ کی مزاحمت کرتا ہے۔
3: سیچوریشن موڈ
گیٹ اور سورس بائیس وولٹیج JFET کے پورے چینل میں موجودہ بہاؤ کو کنٹرول کرتا ہے۔ بائیسنگ وولٹیج میں تبدیلی کے ساتھ کرنٹ مختلف ہوتا ہے۔ اس موڈ میں ڈرین اور سورس بائیس وولٹیج کا اثر نہ ہونے کے برابر ہے۔
4: بریک ڈاؤن موڈ
ڈرین اور سورس بائیس وولٹیج اس سطح تک بڑھ جاتا ہے جو JFETs کے چینل میں کمی کی تہہ کو توڑ دیتا ہے۔ یہ پورے چینل میں زیادہ سے زیادہ موجودہ بہاؤ کی طرف جاتا ہے۔
JFETs پیرامیٹرز کے لیے ریاضیاتی اظہار
سنترپتی طریقوں میں، JFETs کنڈکٹر موڈ میں داخل ہوتے ہیں جہاں وولٹیج کرنٹ سے مختلف ہوتی ہے۔ لہذا، ڈرین کرنٹ کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ ڈرین کرنٹ کا اندازہ کرنے کا اظہار بذریعہ دیا گیا ہے:
گیٹ وولٹیج کے استعمال سے چینل چوڑا یا تنگ ہو جاتا ہے۔ ڈرین سورس وولٹیج کے اطلاق کے سلسلے میں چینل کی مزاحمت کا اظہار اس طرح کیا جاتا ہے:
آر ڈی ایس کو ٹرانس کنڈکٹس گین، گرام کے ذریعے بھی شمار کیا جا سکتا ہے:
JFET کی کنفیگریشنز
JFETs کو ان پٹ وولٹیجز کے ساتھ مختلف طریقوں سے جوڑا جا سکتا ہے۔ ان کنفیگریشنز کو کامن سورس، کامن گیٹ اور کامن ڈرین کنفیگریشن کے نام سے جانا جاتا ہے۔
کامن سورس کنفیگریشن
کامن سورس کنفیگریشن میں، JFET کا سورس گراؤنڈ ہوتا ہے اور ان پٹ گیٹ ٹرمینل سے منسلک ہوتا ہے جبکہ آؤٹ پٹ ڈرین سے لیا جاتا ہے۔ یہ کنفیگریشن ہائی ان پٹ مائبادا اور وولٹیج ایمپلیفیکیشن فنکشنز پیش کرتی ہے۔ یہ ایمپلیفائر موڈ کنفیگریشن تمام JFETs کنفیگریشنز میں سب سے عام ہے۔ حاصل کردہ آؤٹ پٹ ان پٹ کے ساتھ مرحلے سے باہر 180 ڈگری ہے۔
عام گیٹ کی ترتیب
ایک عام گیٹ کی ترتیب میں، گیٹ کو گراؤنڈ کیا جاتا ہے جبکہ ان پٹ سورس سے منسلک ہوتا ہے اور آؤٹ پٹ ڈرین سے لیا جاتا ہے۔ چونکہ گیٹ زمین سے جڑا ہوا ہے، کنفیگریشن میں کم ان پٹ مائبادی ہے لیکن آؤٹ پٹ پر زیادہ رکاوٹ ہے۔ حاصل کردہ آؤٹ پٹ ان پٹ کے ساتھ مرحلے میں ہے:
کامن ڈرین کنفیگریشن
ایک عام ڈرین میں، ان پٹ گیٹ سے منسلک ہوتا ہے جبکہ آؤٹ پٹ سورس ٹرمینل سے منسلک ہوتا ہے۔ یہ کنفیگریشن عام گیٹ کنفیگریشن کی طرح کم ان پٹ مائبادا اور زیادہ آؤٹ پٹ مائبادا بھی پیش کرتی ہے، لیکن یہاں وولٹیج کا فائدہ تقریباً اتحاد ہے۔
یہ کنفیگریشن کامن سورس سے بھی میل کھاتی ہے جہاں ان پٹ گیٹ سے منسلک ہوتا ہے، لیکن عام سورس کنفیگریشن میں اتحاد سے کم فائدہ ہوتا ہے۔
درخواست - JFETs یمپلیفائر کنفیگریشن
جب گیٹ ٹرمینل وولٹیج ڈیوائیڈر نیٹ ورک سے منسلک ہوتا ہے تو JFETs کو کلاس-A ایمپلیفائر کے طور پر کام کرنے کے لیے بنایا جا سکتا ہے۔ ایک بیرونی وولٹیج پورے سورس ٹرمینل پر لاگو ہوتا ہے، جو زیادہ تر نیچے والے سرکٹ میں VDD کا ایک چوتھائی ہونے کے لیے ترتیب دیا جاتا ہے۔
اس لیے ماخذ وولٹیج کا اظہار اس طرح کیا جا سکتا ہے:
نیز، سورس وولٹیج کا حساب ذیل کے اظہار کے ذریعے کیا جا سکتا ہے۔
ڈرین کرنٹ کا حساب اوپر کی ترتیب سے ذیل میں لگایا جا سکتا ہے:
گیٹ وولٹیج کو ریزسٹرس R1 اور R2 کی قدروں کے فنکشن کے طور پر حاصل کیا جا سکتا ہے جیسا کہ ذیل میں دیا گیا ہے۔
مثال 1: V کا حساب لگانا ڈی ڈی
اگر V GS(آف) =-8V، I ڈی ایس ایس نیچے کی ترتیب میں JFET کے لیے =24mA، V کا حساب لگائیں۔ ڈی ڈی جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے جب R ڈی =400۔
چونکہ
مندرجہ بالا VDS کی کم از کم قیمت JFET کے مستقل موجودہ خطے میں کام کرنے کے لیے ہوگی، اس لیے:
اس کے علاوہ،
ڈرین سرکٹ پر KVL لگا کر:
مثال 2: ڈرین کرنٹ کی قدر کا تعین کریں۔
ڈرین کرنٹ کی قدر کا تعین کریں جب VGS=3V، VGS(Off)=-5V، IDSS=2mA نیچے JFET کنفیگریشن کے لیے۔
ڈرین کرنٹ کا اظہار یہ ہے:
نتیجہ
جنکشن فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر تین ٹرمینل سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز ہیں جو آپریشن کے مختلف طریقوں میں کمی والے علاقوں کے رویے کے ساتھ کام کرتے ہیں۔ ان کے پاس PN جنکشن نہیں ہیں، لیکن وہ سیمی کنڈکٹر مواد کے چینلز سے بنے ہیں۔