FET, Field Effective Transistor yani alan etkili transistör, yarı iletken malzeme içerisinde kanal akımını ve iletkenliğini yük taşıyıcıları yardımıyla değiştirmeye yarayan bir elemandır. Tek kutuplu olan FET, çift kutuplu olan standart BJT transistörlerden çok daha önce bulunmuştur.
Dijital entegre devreleri, analog sinyal devreleri, yükseltici (amplifier) devreler ve IGBT gibi alanlarda da kullanılırlar. FET yüksek giriş empedansına sahip, tek kutuplu, gerilim kontrollü bir elemandır. Elektrik alanı prensiplerine göre çalıştığından alan etkili transistörler olarak bilinir.
Birçok transistör çeşidi mevcuttur. Genellikle transistörler Unipolar ve Bipolar olarak ikiye ayrılırlar. Bipolar transistörler de ikiye ayrılır. Bunlara da NPN ve PNP denir. En sık kullanılan transistörler bunlardır. Transistörün kısaca tanımı ise girişine uygulanan elektrik sinyalini yükselterek çıkışında gerilim ve akım kazancı sağlayan veya anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken malzemeden yapılmış bir devre elemanıdır.
NPN ve PNP tipi olarak adlandırılan klasik tip transistörler (İki Kutuplu Jonksiyon Transistör – BJT) alçak giriş empedansına sahiptirler. BJT ‘ler, hem elektron akımı hem de delik (boşluk) akımının kullanıldığı akım kontrollü elemanlardır. FET (Field Effect Transistör – Alan Etkili Transistör) ise yüksek giriş empedansına sahip, tek kutuplu, gerilim kontrollü bir elemandır. Elektrik alanı prensiplerine göre çalıştığından alan etkili transistörler olarak bilinir. FET ‘ler, transistörlerin kullanıldığı yerlerde rahatlıkla kullanılıbilir.
FET’lerin çalışması kısaca şu şekildedir: G ucuna uygulanan gerilime bağlı olarak D-S arasından geçen akımın değeri değişmektedir. Yani, G ucuna gelen ters yönlü gerilime (polarmaya) göre D-S arası kanal daralır ya da genişler. Başka bir deyişle FET’lerin çalışması, diyotların ters polarmasındaki elektriksel olaylara benzer şekildedir.
Bir diyodun ters polarizasyonunda P-N birleşim bölgesinde elektron ve oyuk kalmadığı için akımın geçmediği temel elektronik kitabında açıklanmıştır. FET’lerde de G ucuna uygulanan ters polarma arttıkça kanal bölgesindeki elektron ve oyuklar azalmakta ve bu nedenle D-S arasında akan akımın değeri düşmektedir.
Normal transistör ile JFET arasındaki tek fark, normal transistörün kollektör emiter arasındaki akımın, base’inden verilen akımla kontrol edilmesi, JFET transistörün ise gate ‘inden verilen gerilimle kontrol edilmesidir. Yani JFET’ler gate ucundan hiç bir akım çekmezler. JFET’in en önemli özelliği de budur. Bu özellik içerisinde çok sayıda transistör bulunduran entegrelerde ısınma ve akım yönünden büyük bir avantaj sağlar.
FET ‘lerin klasik transistörlere göre üstünlükleri
• Giriş empedansları daha yüksektir. (BJT ‘de 2Kohm iken FET ‘lerde yaklaşık 100Mohm ‘dur.)
• Anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur.
• Radyasyon (yayınım) etkisi yoktur.
• BJT ‘lere nazaran daha az gürültülüdür.
• Isısal değişimlerden etkilenmezler.
• BJT ‘lere göre daha küçüktür. Bu nedenle entegrelerde daha fazla kullanılırlar.
• Yüksek giriş empedansı ve alçak elektrodlar arası kapasitans özelliği ile yüksek frekans devrelerinde rahtlıkla kullanılırlar.
• BJT ‘lere göre sakıncası ise band genişliklerinin dar olması ve çabuk hasar görebilmesidir.
FET avantajları ve dezavantajları nelerdir?
FET bileşeninin en büyük avantajı yüksek giriş direncidir. Bu direnç değeri yaklaşık 100 M? düzeylerindedir. Bunun yanı sıra FET, voltaj kontrollü bir cihaz ve giriş-çıkış arası yüksek bir izolasyona sahiptir. Ayrıca kutupsuz bir cihaz olması sayesinde elektronik gürültü miktarı da azdır. Radyasyona karşı da dayanıklıdır, termal kapasitesi ise BJT’ye göre oldukça stabildir. Dezavantajları ise; bant genişliği BJT’ye göre daha dardır. Özellikle MOSFET çeşidi, aşırı gerilim yüklenmelerine karşı çok hassastır. Bu yüzden kullanılırken özel kontrol gerektirirler. Ayrıca statik hasarlanma olasılığı da oldukça fazladır.
Bazı FET çeşitleri
JFET: Junction-FET, ters ön gerilimli p-n bağlantısı ile kapı ile gövdeyi ayırır.
FREDFET: Fast Recovery Epitaxial Diode-FET, özel bir FET türüdür ve hızlı düzelme karakteristiği mevcuttur.
TFET: Tunnel-FET, band-band arası tünelleme için özel üretim bir FET türüdür.
IGBT• OFET: Organic-FET, organik yarı iletken malzeme kullanan yine özel bir FET türüdür.
