¿Qué hace que algunos JFET comerciales sean asimétricos?

En un MOSFET, la causa obvia de la asimetría es el hecho de que la fuente está ligada al cuerpo. Pero en un JFET, no existe una respuesta tan obvia, ya que el cuerpo, la compuerta y el drenaje son la misma pieza de silicio sin diferencias materiales entre ellos (que yo sepa). Y, de hecho, la mayoría de los JFET parecen ser simétricos.

Pero hay algunos JFET en el mercado que tienen especificaciones que implicarían asimetría. Vea por ejemplo el UJ3N120070K3S que acabo de usar en un diseño; está clasificado para un voltaje de puerta a fuente de no más de -20 voltios, pero un voltaje de bloqueo de drenaje a fuente de 1200 voltios. Pero si V d s = 1200   V , y V gramo s = − 20   V , eso deja V gramo d = − 1220   V ! Incluso si V gramo s = 0   V , V gramo d sigue siendo muy superior a la nominal V gramo s .

Si el FET fuera simétrico, eso implicaría que las clasificaciones de fuente de puerta y drenaje de puerta deberían ser las mismas, pero claramente no pueden estar aquí, ya que si lo fueran, la clasificación de fuente de drenaje no podría ser más alta que la calificación puerta-fuente, y la aplicación nominal V d s freiría el cruce de la puerta.

¿Qué pasa con su construcción física que hace que este JFET y otros similares sean asimétricos? ¿Por qué puede V gramo d ser mucho más alto que V gramo s ?

Parece ser un MOSFET de agotamiento en lugar de un JFET. Solo una opinión. Buen dispositivo sin embargo.
@Andyaka Mientras solucionaba el problema del circuito en el que lo usé, pude medir que la puerta era de hecho una unión de diodo. Sin embargo, el voltaje directo no se parecía mucho a una unión pn de SiC, ahora que lo menciona ... Sin embargo, tal vez una unión Schottky de SiC. No pensé en probar si tenía el cuerpo de diodo característico de un MOSFET, pero puedo comprobarlo el lunes.
@DKNguyen Esa sería mi suposición, algún tipo de dopaje graduado podría explicarlo. No estoy seguro de qué haría la forma , pero tampoco soy un experto en este tipo de cosas.
¿Estás seguro de que no es uno de esos dispositivos híbridos donde hay un JFET y algo más (no recuerdo si es un MOSFET o IGBT) conectados entre sí? Quiero decir, la hoja de datos dice que es un JFET y el símbolo dice que es un JFET, pero cada vez que busco un JFET de potencia, esos son los dispositivos que encuentro, no los JFET de verdadera potencia.
Creo que esto es de lo que estoy hablando: powersystemsdesign.com/articles/… Porque si lo que encontraste es un JFET de potencia real, entonces debo tenerlo porque a $12 por pop es bastante barato. Ni siquiera me importa si en realidad es un MOSFET de agotamiento. Necesitaba un montón de dispositivos como ese hace un par de años.
@DKNguyen Hmm, ese circuito implicaría que normalmente estaría apagado, ya que es un MOSFET en modo mejorado en el esquema. Aunque, por supuesto, si tuvieras lo mismo con un MOSFET en modo de agotamiento...
Creo que podríamos necesitar un @jonk aquí.
@MarcusMüller Brilla la luz J en el cielo
@DKNguyen Lo hice . Señala esta patente.
@MarcusMüller Cosa graciosa: cuando me escribiste preguntándome, fue pura coincidencia que hubiera leído la patente hace unos años. No tenía ninguna necesidad real en ese momento. Simplemente disfruto leyendo sobre nuevas ideas y hubo una noticia o algo que despertó mi interés. Como tenía un marcador a mano, pude responder al instante cuando mencionaste esta pregunta. No siento que sepa lo suficiente como para hacer un trabajo creíble de debatir/discutir los detalles. Así que no hay respuesta de mi parte. No tengo problema en escribir a los inventores. Pero Marcus, creo que puedes estar en una mejor posición para eso. ¿Por qué no? ¡Todos aprenderíamos!
Creo que le pasaré eso a @Hearth; es su pregunta después de todo.
@MarcusMüller No soy un él. Veré esa patente más tarde: ayer estuvo demasiado ocupado y hoy es demasiado temprano para descifrar la patente, ¡pero gracias por la referencia!
@Hearth lo siento! Eso es un poco vergonzoso para mí :(
@MarcusMüller ¡Sin problemas! Disculpa aceptada.
Una cosa que salta a la vista de inmediato en la hoja de datos UJ3N120070K3S es que el terminal de drenaje está conectado a la caja. Esa es una asimetría física sustancial, aunque no sé exactamente cómo conduce a las características del dispositivo.
@Theodore Sin embargo, no puedo ver cómo esa asimetría afectaría los voltajes de ruptura. Ciertamente afectaría el rendimiento de alta frecuencia con diferencias de capacitancia y demás, pero los voltajes de ruptura dependen de las características de la unión en sí.
@Hearth: No estaba pensando que afectara tanto la ruptura del semiconductor como la ruptura dieléctrica en el paquete.
@Theodore La ruptura del semiconductor ocurre mucho antes de la ruptura dieléctrica del paquete, eso lo sé. De hecho, vería que el aire alrededor del paquete se descompone antes de que ocurra la ruptura dieléctrica en el paquete, ¡en la mayoría de los casos! (MOSFET e IGBT son una excepción notable, con su óxido de puerta muy delgado)

Respuestas (1)

Muchos JFET son simétricos y esto a veces se indica en la hoja de datos, como el

ingrese la descripción de la imagen aquíFuente: https://shop.micross.com/pdf/LSM_2N4117A_TO-71.pdf

Si se indica, entonces sabe que es simétrico; de lo contrario, tendría que asumir cualquiera de los dos.

Creo que esta pregunta es al revés:

¿Qué pasa con su construcción física que hace que este JFET y otros similares sean asimétricos? ¿Por qué Vgd puede ser mucho más alto que Vgs?

Si hay asimetría, puede deducirlo de las medidas o de la hoja de datos porque si la construcción física fuera simétrica no habría diferencia.

Una mejor pregunta sería: ¿Puedo inferir que un JFET es asimétrico si hay una diferencia entre Vgd y Vgs? Creo que la respuesta es sí, pero nunca podría estar seguro a menos que verifique la construcción física o una patente. Además, si hubiera Cgd y Cgs en la lista y fueran diferentes, también creo que podría asumir asimetría.

Este J308 "JFET de canal N" tiene un Cgd y Cgs diferentes.

ingrese la descripción de la imagen aquíFuente: https://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/078/J308-pdf.php

Sí, pero lo que estoy preguntando es específicamente qué hace que algunos JFET sean asimétricos. Soy muy consciente de que la mayoría de ellos son simétricos, pero las calificaciones específicamente del U3JN120070K3S y otros similares indican asimetría (y considerando que en realidad he volado uno al exceder su voltaje de puerta-fuente, las mediciones también indican asimetría).
En resumen, estoy preguntando qué en la construcción física podría hacer que un JFET sea asimétrico, porque parece que no puedo entender cómo un JFET podría tener clasificaciones Vgs y Vgd tan diferentes.
Una es que el cuerpo podría estar atado a uno de los terminales (podría explicar las diferencias en capacitancia como en el ejemplo a continuación), la otra es que la puerta no es simétrica y no hay cantidades iguales de material a la puerta desde la 'fuente' o 'drenar'. Ahora que lo pienso, podría verificar con algún tipo de medida de impedancia si hay asimetría, si no fuera simétrica físicamente, la medida de impedancia podría no ser la misma
Los viejos libros de datos de Siliconix eran brillantes. Incluyeron patrones de metalización. Eche un vistazo a la página 182 de este enlace y verá que la geometría de la fuente y el drenaje no son simétricas: archive.org/details/bitsavers_siliconixdixFETDatabook_24133064/…
¿Qué hace que algunos JFET comerciales sean asimétricos?
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