JFET (Junction Field Effect Transistor)

 Apa itu JFET?

JFET (Junction Field Effect Transistor) adalah transistor efek medan yang menggunakan arus listrik dikendalikan oleh tegangan listrik, bukan oleh arus seperti pada BJT (Bipolar Junction Transistor). JFET merupakan transistor unipolar, artinya hanya melibatkan satu jenis pembawa muatan: elektron (untuk N-channel) atau hole (untuk P-channel).

Struktur Dasar JFET

Terdiri dari tiga terminal:

• Gate (G): terminal kontrol (diberi tegangan)
• Source (S): tempat masuknya pembawa muatan
• Drain (D): tempat keluarnya pembawa muatan

Dua Jenis JFET:

1. N-channel JFET: menggunakan elektron sebagai pembawa muatan mayoritas (lebih umum)
2. P-channel JFET: menggunakan hole sebagai pembawa muatan mayoritas

Catatan: N-channel lebih banyak digunakan karena mobilitas elektronnya lebih tinggi. 

Cara Kerja JFET (N-channel)

1. Tanpa Tegangan Gate (V_GS = 0):

• JFET dalam kondisi aktif (ON).
• Arus mengalir dari Drain ke Source (I_D) melalui kanal sempit N.
• P-N junction (antara Gate dan kanal) dalam kondisi reverse bias.

2. Diberi Tegangan Negatif di Gate (V_GS < 0):

• Lebar daerah deplesi meningkat, mempersempit kanal.
• Arus Drain (I_D) menurun.
• Jika V_GS terlalu negatif, kanal tertutup sepenuhnya → JFET mati (OFF) → disebut V_GS(off).

Karakteristik JFET

• I_DSS: Arus maksimum Drain saat Gate-Source = 0
• V_GS(off): Tegangan di mana arus Drain turun menjadi 0
• g_m (Transconductance): Mengukur perubahan I_D terhadap perubahan V_GS

Persamaan I_D dalam daerah aktif:

 Aplikasi JFET

·         Penguat sinyal kecil (amplifier)

·         Saklar elektronik

·         Buffer (karena input impedance sangat tinggi)

·         Osilator dan rangkaian filter

Kekurangan JFET

·         Gain lebih rendah dibanding BJT

·         Kurang cocok untuk switching berkecepatan tinggi dibanding MOSFET

·         Rentan terhadap kerusakan akibat tegangan lebih (karena gate reverse bias)

Parameter	JFET	BJT
Jenis kontrol	Tegangan (Voltage)	Arus (Current)
Impedansi input	Sangat tinggi	Rendah
Noise	Lebih rendah	Lebih tinggi
Konsumsi daya	Lebih hemat	Lebih boros

Catatan Tambahan

·         JFET tidak memiliki lapisan oksida seperti MOSFET, sehingga gate-nya lebih tahan terhadap elektrostatik.

·         Cocok untuk penguat impedansi tinggi, misalnya dalam instrumen audio dan alat ukur sensitif.

 Prinsip Kerja JFET

Transistor JFET bekerja berdasarkan prinsip pengendalian arus listrik melalui medan listrik, dengan tegangan antara gate dan source (V_GS) yang mengatur lebar kanal konduksi antara drain dan source.

Struktur Dasar N-Channel JFET

Sebelum memahami prinsip kerjanya, penting tahu strukturnya:

·         Kanal N: tempat arus utama mengalir dari Drain ke Source.

·         Sisi kanal dilapisi material P-type yang membentuk junction P-N dengan kanal.

·         Gate dihubungkan ke sisi P-type.

·         Gate-Source diberi bias mundur (reverse bias).

Alur Kerja JFET N-Channel (Langkah demi Langkah)

1. Tanpa Tegangan Gate (V_GS = 0)

·         Kanal N terbuka lebar.

·         Arus I_D (Drain Current) mengalir bebas dari Drain ke Source.

·         Hanya tegangan Drain-Source (V_DS) yang diberikan.

·         Daerah deplesi kecil karena Gate dan Source setara.

2. Diberi Tegangan Gate Negatif (V_GS < 0)

·         Gate diberi bias negatif terhadap Source.

·         Daerah deplesi (non-konduktif) di junction P-N melebar ke dalam kanal N.

·         Kanal menjadi lebih sempit → arus Drain berkurang.

3. Titik Penjepit (Pinch-Off)

·         Saat V_DS meningkat cukup besar, akan muncul titik di mana kanal menyempit total di satu titik, tapi arus I_D tetap konstan.

·         Titik ini disebut pinch-off voltage (V_P).

·         Walaupun V_DS naik, I_D tidak berubah → transistor memasuki daerah aktif (saturation region).

4. V_GS Terlalu Negatif (V_GS = V_GS(off))

·         Kanal tertutup sepenuhnya.

·         Arus Drain terhenti (I_D ≈ 0).

·         Kondisi ini disebut cut-off.

Kurva Karakteristik Umum

I_D vs V_DS (untuk beberapa nilai V_GS):

·         Saat V_GS = 0: I_D maksimum (disebut I_DSS)

·         Saat V_GS = V_GS(off): I_D ≈ 0

·         Di antara keduanya, arus menurun kuadratis:

Aspek	Penjelasan
Kontrol arus	Dilakukan oleh tegangan gate-source (VGS), bukan oleh arus gate
Impedansi Input	Sangat tinggi (gate di-reverse bias)
Kanal	Dipersempit oleh medan listrik dari gate
Arah Arus	Mengalir dari Drain → Source (N-channel), sebaliknya untuk P-channel
Kondisi OFF	Ketika kanal benar-benar tertutup oleh daerah deplesi
Transistor aktif	Saat kanal cukup terbuka dan ID stabil

Perbandingan Sederhana

Ibarat keran air:

·         Arus air = I_D

·         Pipa = kanal semikonduktor

·         Pegangan keran = tegangan gate

Semakin negatif V_GS → semakin "tertutup" kanal → air makin kecil → sampai tertutup penuh

Pengertian FET