什么是結型場(chǎng)效應管JFET

場(chǎng)效應管是通過(guò)改變外加電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)強度來(lái)控制其導電能力的半導體器件。

它不僅具有雙極型三極管的體積小,重量輕,耗電少,壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),而且還具有輸入電阻高,熱穩定性好,抗輻射能力強,噪聲低,制造工藝簡(jiǎn)單,便于集成等特點(diǎn).因而,在大規模及超大規模集成電路中得到了廣泛的應用.根據結構和工作原理不同,場(chǎng)效應管可分為兩大類(lèi): 結型場(chǎng)效應管(JFET)和絕緣柵型場(chǎng)效應管(IGFET)。

在兩個(gè)高摻雜的P區中間，夾著(zhù)一層低摻雜的N區（N區一般做得很?。?，形成了兩個(gè)PN結。在N區的兩端各做一個(gè)歐姆接觸電極，在兩個(gè)P區上也做上歐姆電極，并把這兩個(gè)P區連起來(lái)，就構成了一個(gè)場(chǎng)效應管。從N型區引出的兩個(gè)電極分別為源極S和漏極D，從兩個(gè)P區引出的電極叫柵極G，很薄的N區稱(chēng)為導電溝道。

結型場(chǎng)效應管分類(lèi)：N溝道和P溝道兩種。如下圖所示為N溝道管的結構和符號。

如右圖所示為N溝道結型場(chǎng)效應管的結構示意圖。

N溝道結型場(chǎng)效應管正常工作時(shí)，在漏-源之間加正向電壓

，形成漏極電流

。

<0，耗盡層承受反向電壓，既保證柵-源之間內阻很高，又實(shí)現

對溝道電流的控制。

★

=0時(shí)，

對導電溝道的控制作用，如下圖所示。

◆ 

=0時(shí)，

=0，耗盡層很窄，導電溝道很寬。

◆ 

│增大時(shí)，耗盡層加寬，溝道變窄，溝道電阻增大。

◆ 

│增大到某一數值時(shí)，耗盡層閉合，溝道消失，溝道電阻趨于無(wú)窮大，稱(chēng)此時(shí)

的值為夾斷電壓

。

★

為

~0中某一固定值時(shí)，

對漏極電流

的影響

▲ 

=0，由 

所確定的一定寬的導電溝道，但由于d-s間電壓為零，多子不會(huì )產(chǎn)生定向移動(dòng)，

 =0。

▲ 

 >0，有電流

從漏極流向源極，從而使溝道各點(diǎn)與柵極間的電壓不再相等，沿溝道從源極到漏極逐漸增大，造成靠近漏極一邊的耗盡層比靠近源極一邊的寬。如下圖（a）所示。

▲

從零逐漸增大時(shí)，

=

 - 

逐漸減小，靠近漏極一邊的導電溝道隨之變窄。電流

隨

線(xiàn)性增大。

▲

增大，使

=

，漏極一邊耗盡層出現夾斷區，稱(chēng)

=

為預夾斷。

▲

繼續增大，

<

，夾斷區加長(cháng)。這時(shí)，一方面自由電子從漏極向源極定向移動(dòng)所受阻力加大，從而導致 

減??；另一方面，隨著(zhù) 

的增大，使d-s間的縱向電場(chǎng)增強，導致 

增大。兩種變化趨勢相抵消， 

表現出恒流特性。

結型場(chǎng)效應管的輸出特性表示在柵源電壓一定的情況下，漏極電流

與漏源電壓

之間的關(guān)系，即

輸出特性可以分為四個(gè)工作區：

◆可變電阻區：曲線(xiàn)拐彎點(diǎn)的連線(xiàn)與縱軸所夾區域。

較小，導電溝道暢通，d-s之間相當于一個(gè)歐姆電阻，當

不變，

從零增大，

線(xiàn)性增大。

越大，曲線(xiàn)越陡，溝道電阻隨

大小而變，故稱(chēng)為可變電阻區，在這個(gè)區域場(chǎng)效應管是導通的，類(lèi)似于晶體三極管的飽和區。

◆夾斷區：靠近橫軸

<

區域．此時(shí)電流 

=0，場(chǎng)效應管呈現一個(gè)很大的電阻，這個(gè)區域類(lèi)似晶體三極管的截止區。

◆恒流區：恒流區指中間平坦區域，它屬于線(xiàn)性放大區，

增大到脫離可變電阻區， 

不隨

的增大而變化，

趨向恒定值。在這個(gè)區域，

只隨

的增大而增大。在該區域工作的場(chǎng)效應管，

的大小只受

的控制，表現出場(chǎng)效應管電壓控制電流的放大作用。

◆擊穿區：

增大,

突然加大，反向偏置的PN結超過(guò)承受極限而發(fā)生溝道擊穿,

和

失去對

的控制作用，若不加限制，場(chǎng)效應管會(huì )損壞。使用時(shí)一定要特別注意，

不可過(guò)大。

由于結型管外加的是反偏電壓，沒(méi)有柵極電流，所以沒(méi)有輸入特性。漏極電流

與柵源電壓 

的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為轉移特性。即

=

_常數

N溝道結型管

對

的控制規律如圖所示。

當

為確定值

由零向負方向變化

將減小，

=

，使

 =0，此電壓便是夾斷電壓。當

=0時(shí)，漏極電流最大，稱(chēng)為飽和漏電流，用I_DSS表示。實(shí)驗證明，在

<

≤0 的范圍內，漏極電流與柵極電壓的關(guān)系近似為：

說(shuō)明場(chǎng)效應管為非線(xiàn)性器件。

場(chǎng)效應管在手機射頻電路中作為放大元件使用，在邏輯電路一般作開(kāi)關(guān)元件使用。與三極管一樣，場(chǎng)效應管必須加上適當的偏壓，才能正常工作，才能起放大、振蕩很有成效作用。其中P溝通型場(chǎng)效應管必須加上負的柵—源電壓，而N溝道型場(chǎng)效應管工作必須加上正的柵—源電壓。

場(chǎng)效應管具有放大作用，可以組成放大電路，它與雙極性三極管相比具有以下特點(diǎn)：

（1）場(chǎng)效應管是電壓控制器件，它通過(guò)UGS來(lái)控制ID；

（2）場(chǎng)效應管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很高；

（3）它是利用多數載流子導電，因此它的溫度穩定性較好；

（4）它組成的放大電路的電壓放大系數要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數；

（5）場(chǎng)效應管的抗輻射能力強。