정션 전계 효과 트랜지스터(JFET)를 저전력 온/오프 스위치로 사용하기

전계 효과 트랜지스터는 파워 스위칭 애플리케이션에서 흔히 사용됩니다. 이 글에서는 정션 전계 효과 트랜지스터(JFET)가 단순한 램프 회로에서 효율적인 온/오프 스위치로 사용되는 방법을 설명합니다.

JFET의 전도 경로는 소스와 드레인 단자 사이입니다. 아래 회로도에서 JFET의 소스와 드레인은 램프의 양단에 연결되어 기계식 스위치와 정확히 같은 방식으로 배선됩니다.

바이폴라 접합 트랜지스터와 달리 JFET의 소스와 드레인은 심볼상에서 전기적으로 구별되지 않습니다. 실제로는 대부분의 JFET가 양방향으로 안정적으로 전도하므로 두 단자를 서로 바꿔도 성능에 영향을 주지 않습니다.

열린 스위치로서의 JFET

게이트와 소스 사이에 전압이 인가되지 않으면 JFET의 채널은 완전히 열려 있고 램프는 최대 전류를 받습니다. 램프를 끄려면 게이트와 소스 사이에 역바이어스된 DC 전압을 인가합니다:

닫힌 스위치로서의 JFET

충분한 역바이어스를 인가하면 게이트-소스 공핍 영역이 확장되어 채널을 "핀치오프"시키고 JFET를 차단 모드로 강제합니다. 이 동작으로 램프가 꺼집니다.

게이트는 역바이어스된 PN 접합이므로 사실상 전류를 흘리지 않습니다. 전압 제어 소자로서 JFET는 무시할 만한 입력 전력을 필요로 하며, 이는 바이폴라 트랜지스터 대비 핵심 이점입니다.

그러나 역바이어스가 제거되면 JFET가 꺼진 상태로 남을 수 있습니다. 게이트-소스 접합에 작은 커패시턴스가 있어 역바이어스 전압을 저장된 전하로 유지할 수 있기 때문입니다. 트랜지스터가 온 상태로 돌아가도록 하려면 게이트와 소스 사이에 블리더 저항을 배치합니다:

저항값은 크리티컬하지 않으며, 높은 값의 저항도 저장된 전하를 빠르게 방전시키는 빠른 RC 방전을 제공합니다.

몇 볼트 DC를 공급할 수 있는 모든 전압 소스가 JFET 제어에 충분합니다. 필요한 전압인 핀치오프 또는 차단 전압은 각 JFET의 설계에 따라 달라지며 보편적 상수가 아닙니다.

핵심 포인트

• JFET는 게이트-소스 간 전압으로 소스-드레인 전류를 제어합니다.
• 노멀리 온; 역바이어스된 게이트가 공핍 영역을 확장해 채널을 핀치오프.
• 제어 전압 제거 후 게이트-소스 커패시턴스 방전과 온 상태 복원을 위해 블리더 저항이 필요할 수 있음.

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