Der Sperrschicht-FET (JFET)

Ein n-Kanal-JFET besteht aus einem durchgehenden Kanal aus n-dotiertem Halbleitermaterial, meist Silizium. Auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals (bei planarem Aufbau) oder ihn umschließend (bei symmetrischem Aufbau) sind stark p⁺-dotierte Gebiete eingebracht, die gemeinsam den Gate-Anschluss bilden. An den beiden Enden des Kanals befinden sich die ohmschen Anschlüsse Source und Drain. Da der Kanal zwischen Source und Drain physikalisch symmetrisch aufgebaut ist, sind beide Anschlüsse bei den meisten JFETs im Prinzip vertauschbar – erst die äußere Schaltung legt fest, welcher Anschluss als Source (Bezugspotential) dient. Bei p-Kanal-JFETs sind Dotierungen und Polaritäten entsprechend invertiert.

Der pn-Übergang zwischen Gate und Kanal wird im Betrieb stets in Sperrrichtung vorgespannt (bei n-Kanal-JFET also V_GS ≤ 0 V). Dadurch bildet sich eine Raumladungszone (Verarmungszone) aus, die praktisch frei von beweglichen Ladungsträgern ist und daher nicht zum Stromfluss beiträgt. Mit zunehmender Sperrspannung wächst diese Zone in den Kanal hinein und verengt seinen leitfähigen Querschnitt. Da die Drain-Source-Spannung V_DS selbst einen Spannungsabfall entlang des Kanals erzeugt, ist die Verarmungszone am drainseitigen Ende stärker ausgeprägt als am sourceseitigen Ende – der Kanal verengt sich also keilförmig. Erreicht die Verarmungszone bei einer bestimmten Spannung den gegenüberliegenden Rand, ist der Kanal vollständig abgeschnürt (Pinch-off).