Tại sao các bóng bán dẫn JFE được sử dụng trong các mạch có trở kháng đầu vào cao?

Tôi đọc một cuốn sách giáo khoa giới thiệu để hiểu điều này nhưng nó không cho biết lý do đằng sau nó. Có phải vì JFE yêu cầu điện áp ít hơn nhiều để hoạt động so với các BJT và người ta cần giảm điện áp ở đầu vào? Tôi hơi bối rối.

Đó là do cách chúng hoạt động - JFE (và MOSFE) là Transitor hiệu ứng trường, do đó cách chúng điều khiển dòng điện là khác nhau (với bóng bán dẫn lưỡng cực - FETS là thiết bị đơn cực)

Các cổng trở kháng nguồn tự nhiên rất cao với các thành phần này - bạn có thể nghĩ về nó giống như bóp một vòi để ngăn dòng nước - không có dòng nước / nước thực sự chảy vào "vòi".
Một JFET là một thiết bị cạn kiệt - nó bắt đầu với một sức đề kháng thấp giữa cống và nguồn, và sau đó là cổng-nguồn ngược thiên vị để biến FET tắt. Vì nguồn cổng về cơ bản là một diode, bạn có dòng điện gần như bằng không (chỉ cần một chút điện dung để sạc) Với JFE, nếu bạn định hướng sai lệch thì cổng trở kháng sẽ thấp, giống như một diode bình thường.

Với MOSFET, bạn có thể có cả thiết bị khử và tăng cường, do có một lớp oxit ở giữa liên kết và chất nền. Điều này có nghĩa là trở kháng cao bất kể bạn định hướng cổng theo cách nào, vì không có kết nối DC giữa cổng và kênh. Trở kháng đầu vào tại cổng có thể là 100 Megaohms, một lần nữa, một điện dung nhỏ xuất hiện cần phải được sạc lên để bật MOSFET.

Lưu ý rằng ở trên là đơn giản hơn một chút, có các điều kiện vận hành để đề phòng như với các thành phần khác (ví dụ trong MOSFET, mức độ sự cố nguồn cổng khá thấp, ví dụ 10-15V. Ngoài ra FETS rất nhạy cảm với phóng tĩnh hư hại)

Lý do là bởi vì các thiết bị FET (hầu như) không có dòng điện chạy qua cơ sở của chúng, và kết quả là trở kháng cực kỳ cao. Nếu bạn nhìn vào dòng chảy thông qua một BJT, lưu ý rằng cơ sở có dòng chảy trong:

Để so sánh, trong một thiết bị JFE hiện tại chỉ chảy qua cống và nguồn. Tôi đã sử dụng MOSFET, nhưng nguyên tắc là như nhau:

Bây giờ trong một thế giới hoàn hảo, FET có trở kháng đầu vào vô hạn. Điều này tất nhiên là không thể, nhưng không thực tế khi tìm thấy trở kháng từ hàng trăm đến hàng ngàn megaohms. So sánh, dòng điện qua một BJT có nghĩa là trở kháng sẽ nằm trong phạm vi KΩ đến MΩ.

JFE cơ bản là có một diode như đầu vào. Đầu vào này giống như một diode được phân cực ngược. Tương phản điều này với BJT. Ở đó bạn có một ngã ba PN được phân cực thuận. Do đó, một BJT được điều khiển bằng dòng điện, trong đó FET được điều khiển bằng điện áp. Đương nhiên, bạn biết rằng một điểm nối diode phân cực ngược giống như một mạch mở, cho thấy trở kháng vô hạn lý tưởng. Vì vậy, đầu vào cổng phân cực ngược của FET là nguyên nhân của trở kháng đầu vào cao của nó.