ترانزستور حقلي وصلي

الترانزستور الحقلي الوصلي (بالإنجليزية: junction gate field-effect transist)
وهو شكل بسيط من ترانزستور ، يوصل أحياناً بجهد كهربائي على البوابة G ، وبواسطة ذلك الجهد يمكن التحكم في التيار الكهربي بين المنبع (مصدر)Source والمصب (المخرج) Drain.
ويوجد نوعان من هذا الترانزيستور :
1-مقحل "قناة إن" n-Kanal ، وهو مادة مشوبة "بنوع إن" من التشويب ،
2-مقحل " قناة بي" p-Kanal ، وهو مكون من مادة مشوبة "بنوع بي" من التشويب.
ونظرا لأن التيار الكهربائي سوف يسير فيه من المصب إلى المصدر فهو يعتبر أحادي القطب .بالإضافة إلى هذا الجسم تترسب عليه طبقة من نوع التشويب الآخر ، وعن طريق تغيير جهدها الكهربائي يمكن التحكم في التيار المار في القناة.
ملحوظة: الفرق بينه وبين ترانزستور ثنائي الأقطاب هو أن ثنائي الأقطاب مكون من الأجزاء NPN أو PNP .

تكوين الترانزستور JFET

يتكون الترانزستور من طبقتين من مادتين مختلفتين . أولهم مادة شبه موصلة مطعمة بمادة تحمل شحنات كهربية موجبة وتسمى نوع p-type ، كما في الشكل وتمثل غالبية جسم الترانزستور ، يمكن أن يمر فيها التيار من "المصب " إلى "المنبع" . ومرسب على تلك الطبقة طبقة أخرى مطعمة بمادة غنية بالإلكترونات (شحنات سالبة) ويسمى هذا النوع n-type.
ويوصل طرفي الوصلة بمصدر للجهد حيث يوصل المصب D بالقطب الموجب لبطارية (نحو 12 فولط) ، ويوصل من الناحية الأخرى )وتسمى المنبع أو المصدر) S بالقطب السالب للبطارية . بذلك يقوم الترانزستور بعمل مقاومة كهربائية ويمر فيه تيار . ولكن عمل الترانزستور يكتمل بوضع جهد على السلك الموصول بالبوابة G . حينئذ يمكن التحكم في شدة التيار المار عبر "القناة" بين المصب والمصدر. وبذلك فيكون عمل المقحل الحقلي الموصول مشابها لعمل وصلة بي إن ، وتكون التوصيلات الخارجية مقاومات أومية.
رمزي الوصلة : 
هكذا يرمز لنوع المقحل قناة إن : يشير السهم إلى قطبية الوصلة بي-إن بين القناة والبوابة . وهو هنا يشير من "بي" إلى "إن " وهو نفس الاتجاه المتعارف عليه تقنيا للتيار (وليس اتجاه سير الإلكترونات).
وبالنسبة إلn رمز نوع المقحل قناة بي: فإن السهم يشير أيضا إلى الاتجاه التقني للتيار (انظر أسفله)

بنيته

الوصف التالي يتعلق بنوع "المقحل قناة إن" (بالنسبة إلى "مقحل القناة بي" فتتبادل منطقتي "بي" و"إن" فيما بينهما وبالتالي تنعكس إشارات الجهد الكهربائي والتيار الملحقة بهما) :
يتكون مقحل n-Kanal-JFET من مادة مشوبة "نوع إن " تغطيها طبقة مشوبة "بنوع بي" التي تعمل كعازل (قارن وصلة بي إن). تمثل أحد طرفي المنطقة إن "المصب" D ، والطرف الآخر " المصدر" S . وتسمى المنطقة بين المصدر والمصب "القناة إن".
المنطقة بي هي وصلة "البوابة" G وهي مشتبكة بالمنطقة إن من الوسط ، وتستخدم لضبط عمل المقحل . وهي تكون مع "القناة إن " ثلاثي بي-إن " . يشبه عمل المقحل JFET
عمل الموسفت ، ولا تختلف طريقة عملهما .
التوصيلة في الشكل إلى اليسار ليست هي المعتادة عمليا ، ولكنها توضح أنه إذا كان لا يوجد على البوابة جهد (سالب) يمنع مرور الإلكترونات في "القناة إن " ، فإن التيار الكهربائي يمر من المصب إلى المصدر ، كما لو كان المقحل مقاومة صغيرة.
التوصيلة العملية هي الشكل إلى اليمين حيث وصلت البوابة بجهد سالب . عندئذ يجعل الحقل الكهربائي الناشيء عن جهد البوابة على "تقليل" التيار المار من المصب إلى المصدر . أي عن طريق إحداث تغيير في جهد البوابة يمكن تغيير شدة التيار المارة في "القناة" بين المصب والمصدر ، بالتالي يمكن التحكم فيه . يسمى الجهد المطبق من الخارج على البوابة جهد انحياز .
في حالة وضع جهد سالب (مثل -4 فولط) على البوابة ينقطع مرور التيار في القناة . لكل مقحل "جهد حرج" للبوابة ، فإذا كان جهد البوابة أعلى من الجهد الحرج مر التيار من المصب إلى المصدر . وإذا كان جهد البوابة أقل من جهدها الحرج فإن التيار ينقطع .
ملحوظة :نلاحظ أن التيار (أحمر) هو التيار بالإصطلاح التكنولوجي (يمر التيار من القطب الموجب إلى القطب السالب) ، وهذ عكس "التعريف الفيزيائي " للتيار ، إذا اكتشف العلماء بعد ذلك ان الإلكترونات هي ناقلة التيار ، وهي تتحرك من القطب السالب (المصدر أو المنبع) إلى القطب الموجب (المصب أو الأنود) .

طريقة عمله

كما وصفنا أعلاه يتحكم جهد البوابة Vgs في مقدار التيار المار بين المصب والمصدر ID. الشكلان 1 و2 يبينان مواصفات المقحل.
الشكل 1:
عندما يكون جهد البوابة صفرا يتزايد تيار المصب بتزايد جهد المصب خطيا في البدء ، ثم يصل إلى حالة " تشبع" بعد ذلك ويبقى ثابتا رغم تزايد جهد المصب (يصل إلى 10 مللي أمبير) .
وعندما نضع جهد البوابة -5و2 فولط (ويسمى هذا جهد انحياز) ، ونبدأ بزيادة جهد المصب نجد أن تيار المصب يزداد أيضا خطيا بتزايد جهد المصب ، إلا أنه يكون أقل من حالة وجود جهد مقداره 0 على البوابة . وبعد فترة يصل إلى التشبع حيث يبقى تيار المصب ثابتا على الرغم من تزايد جهد المصب (يصل تيار المصب إلى 5و7 مللي أمبير).
لدينا في الرسم حالتين أخرتين عندما يكون جهد البوابة Vgs(جهد الانحياز) -5 فولط و-5و7 فولط . وهما يتسمان بمرور تيار منخفض للمصب .
الرسم البياني لا يوضح المقدار النهائي للجهد الموجب (جهد بطارية) الموصول بالمصب ، ولكنه يكون في حدود 30 فولط .
في الشكل 2: 
يبين الشكل 2 مواصفات ترانزستور آخر :
يوضح تغير تيار المصب بتغير جهد البوابة عندما يكون جهد المصب ثابتا (جهد المصب VD يكون دائما موجبا). عندما يكون جهد البوابة -7 فولط مثلا فهو لا يسمح بمرور تيار بين المصب والمصدر. وعندما يصل جهد البوابة -4 فولط ، فهنا يبدأ سير تيار ضعيف بين المصب والمصدر . هذا الجهد هو الجهد الحرج للترانزستور ، فعندما يكون جهد البوابة أعلى من الجهد الحرج فيمكن للتزانزستور توصيل تيار بين المصب والمصدر ويقوم بوظيفته في التحكم.

حساب مضخم إشارات

في هذه الدائرة الإلكترونية التي تستخدم لتكبير إشارات متذبذبة ندخلها عند C1 ، نجد جهد انحياز على "البوابة" G للترانزستور JFET. يحدد هذا الجهد عن طريق مجزيء الجهد R1-R2 ، حيث أن المصب موصول بجهد موجب Ucc مقداره نحو 20 فولط :
حيث  هو فرق الجهد بين البوابة والأرضية ، (الأرضية هنا هي التوصيلة السفلى V 0 ، واستخدمنا للأرضية الرمز M اختصارا لكلمة Mass).
يبلغ فرق الجهد عند المصدر S (طبقا لقانون أوم) = Id.R4
وهو يكون أعلى من جهد البوابة حيث أن جهدها Vgs لا بد وأن يكون سالبا .
ويبلغ جهد المصب = 
حيث Id هو التيار المار بين المصب والمصدر .
ويمكننا الآن اختيار بيانات الدائرة :
فلنختار مثلا نقطة تشغيل  الترانزستور المبينة اعلاه في الشكل 2 حيث Id = 2mA وVgs = -2,5V.
أي أن جهد انحياز  البوابة -5و2 فولط.
ونريد تثبيت الجهد عند Vgm = 1V.
فإدا كان الجهد الموجب للمصدر الخارجي الموصول بالمصب Ucc = 12 V, فيمكن اختيار على سبيل المثال المقاومتان
R2 = 10kΩ وR1 = 110kΩ.
ونظرا لأن Vgs لا بد وان تساوي -2,5V, فلا بد أيضا من ان تكون Vs = 1+2,5 =3,5V.
كما أننا اخترنا 2mA = Id (وهو يساوي أيضا Is) ، إذن فتبلغ المقاومة R4 = 3,5/2.10⁻³ وهذا يساوي 1,75kΩ .
بهذا نكون قد حددنا المقاومات R1 وR2 وR4 ، وباقي اختيار المقاومة R3 التي تحدد جهد المخرج عند D .
يختار جهد المصب عند D بصفة عامة في الوسط بين جهد المصدر والجهد الخارجي Ucc، بحيث يسمح بتغير جهد المصب حتى أقصي جهد من جهة ، ومن جهة أخرى لضبط جهد المخرج في حالة الاستقرار ، عند ادخال إشارة متذبذبة من ناحية G ونريد تضخيمها وتخرج من C2.
وليكن اختيارنا أن نثبت Vdm عند 8 فولط (جهد المخرج عند C2). ونصل إلى ذلك باختيار المقاومة R3 = 2kΩ.