JFETトランジスタとは
JFET（ジャンクション・フィールド・エフェクト・トランジスタ）は、電場を利用してN型とP型の半導体領域間の導電チャネルの幅を制御することで動作するトランジスタの一種です。このデバイスは、N型またはP型の半導体材料の単一片に、両側にP-N接合部を形成してチャネルを作ります。JFETの動作原理は、P-N接合部を逆バイアスすることにより、チャネル内に空乏領域を作り出し、この空乏領域の幅がチャネルの抵抗を決定し、結果としてデバイスを通る電流の流れを制御します。JFETに電圧が適用されると、空乏領域を横切る電場が変化し、これによりチャネルの幅および抵抗が変わります。
N型とP型JFET
JFETには、N型JFETとP型JFETの2種類があります。N型JFETでは、チャネルはN型材料で作られ、ソースに対して負の電圧がゲートに適用され、空乏領域の幅を増やし電流の流れを減少させます。P型JFETでは、チャネルはP型材料で作られ、ソースに対して正の電圧がゲートに適用されることで、空乏領域の幅を減少させ電流の流れを増加させます。JFETは、アンプ回路、スイッチング回路、電圧レギュレーターなどに一般的に使用されます。高入力インピーダンス、低ノイズ、単純なバイアス回路などの利点を持っていますが、低ゲイン、低帯域幅、高出力インピーダンスなどの欠点もあります。
P-N接合とは
半導体に不純物をドーピングすると、材料内に余分な電子（N型ドーピング）またはホール（P型ドーピング）が作られ、これらは電気荷を運ぶことができます。これらの余分な電子やホールは材料を移動でき、電流の流れを可能にします。異なるドーピング領域が接合されると、P-N接合が形成されます。P-N接合部では、N型領域の余分な電子とP型領域のホールが接合部を越えて拡散し、結合して電荷キャリアが枯渇した空乏領域を作り出します。
P-N接合には、現代の半導体エレクトロニクスに有用な特性があります。P型半導体は比較的導電性が高く、N型半導体も同様ですが、これらの間の接合部は、二つの半導体領域の相対的な電圧に応じて、電荷キャリアが枯渇し非導電性になることがあります。この非導電層を操作することにより、P-N接合は一方向には電気を流すことができるが、逆方向には流せないダイオードとして一般的に使用されます。
バイアスの適用
バイアスとは、P-N接合領域に対して電圧を適用することです。順方向バイアスでは、P-N接合に電圧が順方向（すなわち、正の端子をP型領域に、負の端子をN型領域に接続）で適用されると、空乏領域が狭くなり、材料を通じての電流の流れを可能にします。逆方向バイアスでは、逆方向（すなわち、正の端子をN型領域に、負の端子をP型領域に接続）で電圧が適用されると、空乏領域は広がり、材料を通じての電流の流れを阻止します。しかし、逆電圧をある閾値まで増加させると、材料はアバランシェ破壊と呼ばれる過程を経て、空乏領域が突然崩壊し、大量の電流が材料を通じて流れるようになります。
