Kurva Transfer Karakteristik JFET

FET аdаlаh ѕаlаh satu jеnіѕ ѕеmісоnduсtоr ѕереrtі hаlnуа bіроlаr trаnѕіѕtоr. Pеrbеdааn utаmа dаrі FET adalah аruѕ уаng mеlаluі ѕеmісоnduсtоr di-kontrol oleh tеgаngаn. Sеdаngkаn bеrbеdа pada bіроlаr transistor, аruѕ уаng mеlаluі semiconductor dі-kоntrоl оlеh аruѕ. 

(a) N-channel                  (b) P-channel  

Gambar 1. Skematis simbol dari JFET

VGS mengontrol ID

Apabila kita hubungkan tegangan bias dari gate ke source dengan polaritas seperti diperlihatkan pada Gambar 2 (a), V_GG = 1 Volt, maka akan menghasilkan tegangan gate-source V_GS = -1 Volt. Sedangkan раdа pin Drain (D) diberikan tеgаngаn supply (VDD) dеngаn tеgаngаn уаng bеѕаrnуа bіѕа dіаtur (vаrіаbеl). Dengan mengatur V_DD mulai dari nol sampai dengan nilai tertentu, maka akan dihasilkan kurva karakteristik drain, seperti diperlihatkan pada Gambar 2 (b).

(a) JFET dibias pada nilai V_GS = -1 Volt 

(b) Kurva karakteristik drain

Gambar 2. Pinch-off terjadi pada nilai V_DS terendah saat arus drain mulai konstan 

Sebaliknya jika tegangan bias dari gate ke source (V_GG) dapat diatu besarnya (variabel), sedangkan tegangan supply (V_DD) yang konstan besarnya, maka magnitudo arus drain (I_D) akan berkurang dengan pertambahan magnitudo dari V_GS. Sehingga besarnya arus drain (I_D) dikontrol oleh besarnya tegangan gate-source (V_GS), sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 3.

                                (a) VGS = 0 V, ID = IDSS                                                                  (b) VGS negatif, ID berkurang  

      (c) VGS semakin negatif, besar ID semakin berkurang              (d) V_GS = V_{GS (off)}, I_D = 0 

Gambar 3. V_GS mengontrol I_D 

Karakteristik Transfer dari JFET

Diketahui bahwa range nilai dari V_GS, mulai dari 0 sampai dengan V_{GS (off)} dapat mengkontrol besarnya arus pada Drain (I_D). Untuk n-channel JFET, V_{GS (off)} bernilai negatip. Sehingga hubungan antara dua besaran tersebut (V_GS dan I_D) menjadi penting. Gambar 4 memperlihatkan hubungan antara dua besaran tersebut secara grafis, yang sering disebut dengan kurva transfer karakteristik dari JFET. 

Gambar 4. Kurva transfer karakteristik dari JFET (n-channel)

Dari kurva karakteristik transfer dari JFET tersebut, dapat dilihat bahwa nilai terendah dari sumbu V_GS (bottom end dari kurva) adalah sama dengan nilai V_{GS (off)}, dan dilihat bahwa nilai tertinggi dari sumbu I_D (top end dari kurva) adalah sama dengan nilai I_DSS. Sehingga batas titik operasi dari JFET adalah:

Nilai I_D = nol, ketika V_GS = V_{GS (off)}
Dan nilai I_D = I_DSS, ketika V_GS = nol

Kurva karakteristik tranfer dapat dikembangkan dari kurva karakteristik drain dengan cara mem-plot nilai I_D untuk nilai V_GS tertentu dari kurva karakteristik drain pada daerah pinch-off, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 5. 

Gambar 5. Pengembangan kurva transfer karakteristik dari kurva karakteristik drain JFET

Bentuk kurva karakteristik tranfer adalah mendekati bentuk parabolik, sehingga dapat didekati dengan persamaan sebagai berikut:

I_D = I_DSS(1-(V_GS/V_{GS (off)}))²

Dengan persamaan tersebut, nilai I_D dapat ditentukan untuk berapapun nilai V_GS, jika nisli V_{GS (off)} dan I_DSS diketahui.

Transkonduktansi Forward dari JFET

Konduktansi transfer forward (transkonduktansi), g_m yaitu perubahan pada arus drain (ΔI_D) untuk suatu perubahan pada tegangan gate-source (ΔV_GS) dengan tegangan dari drain-source (ΔV_DS) dijaga konstan.

g_m = ∆I_D/∆V_GS (Siemens)

Nilai g_m yang lebih besar terletak dekat dengan puncak kurva (dekat dengan V_GS =0) daripada yang dekat dengan kurva bawah (dekat dengan V_{GS (off)}), sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 6. 

Gambar 6. Variasi nilai g_m yang bergantung pada titik bias (V_GS) 

Apabila nilai g_m0, maka dapat dihitung nilai aproksimasi dari g_m pada sembarang titik pada kurva transfer karakteristik dengan persamaan sebagai berikut: 

g_m = g_m0(1-(V_GS/V_{GS (off)}))

Jika tidak, maka nilai g_m0 dapat dihitung dengan menggunakan nilai I_DSS dan V_{GS (off)}, sebagai berikut: 

g_m0 = 2*I_DSS/|V_{GS (off)}|

Share this post