�(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Junction Field-Effect Transistor,JFET�,利用場(chǎng)效應(yīng)原理工作�晶體�。JFET是由p-n�(jié)柵極(G)與源�(S)和漏�(D)�(gòu)成的一種具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通過電壓改變溝道的導(dǎo)電性來�(shí)�(xiàn)�(duì)輸出電流的控��
�(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)是通過外加?xùn)艠O電壓來改變柵極空間電荷區(qū)的寬�,從而控制溝道導(dǎo)電能力的一種場(chǎng)效應(yīng)器件。源極和漏極之間的導(dǎo)電溝道是�(dǎo)電率相當(dāng)?shù)偷陌�?dǎo)體材�。柵極與下面的導(dǎo)電半�(dǎo)體之間存在整流結(jié)。JFET的柵極一般都加反向偏�,且柵結(jié)的耗盡層主要向溝道區(qū)�(kuò)展。改變柵�(jié)電壓可以控制柵結(jié)耗盡區(qū)寬度,以改變�(dǎo)電溝道寬�,從而控制輸出漏電流,在某一高反偏壓�,溝道最終可被夾�。這類晶體管平常處于導(dǎo)通狀�(tài),在高反偏壓下又可夾�。JFET已廣泛使用于小信�(hào)放大�、電流限制器、電壓控制電阻器、開�(guān)電路和集成電路中。如果柵�(jié)為肖特基�(shì)壘結(jié),這就制成肖特基勢(shì)壘場(chǎng)效應(yīng)管(MESFET�。這種�(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)�、工作頻率高,是微波�(lǐng)域里的熱門器件。由于GaAs中電子遷移率比硅中大5倍,峰值漂移速度�1�,所以GaAsMESFET�(fā)展迅速�
�(duì)于耗盡型的JFET,在平衡�(shí)(不加電壓)�(shí),溝道電阻最??;電壓Vds和Vgs都可改變柵p-n�(jié)�(shì)壘的寬度,并因此改變溝道的長(zhǎng)度和厚度(柵極電壓使溝道厚度均勻變化,源漏電壓使溝道厚度不均勻變化),使溝道電阻變化,從而導(dǎo)致Ids變化,以�(shí)�(xiàn)�(duì)輸入信號(hào)的放��
�(dāng)Vds較低�(shí),JFET的溝道呈�(xiàn)為電阻特�,是所謂電阻工作區(qū),這時(shí)漏極電流基本上隨著電壓Vds的增大而線性上�,但漏極電流隨著柵極電壓Vgs的增大而平方式增大;�(jìn)一步增大Vds�(shí),溝道即首先在漏極一端被夾斷,則漏極電流�(dá)到而飽和(飽和電流搜大小決定于沒有被夾斷的溝道的電阻),這就是JFET的飽和放大區(qū),這時(shí)JFET呈現(xiàn)為一�(gè)恒流��
JFET的放大作用可用所謂跨�(dǎo)gm = δIds / δVgsS ](Vds =常數(shù)) 來表示,要求跨導(dǎo)越大越好�
N溝道和P溝道�(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理完全相同,現(xiàn)以N溝道�(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為�,分析其工作原理�
N溝道�(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí),也需要外加如�1所示的偏置電壓,即在柵-源極間加一�(fù)電壓(vGS�0),使�-源極間的P+N�(jié)反偏,柵極電流iG�0,場(chǎng)效應(yīng)管呈�(xiàn)很高的輸入電�(高達(dá)108W左右)。在�-源極間加一正電�(vDS�0),使N溝道中的多數(shù)載流子電子在電場(chǎng)作用下由源極向漏極作漂移�(yùn)�(dòng),形成漏極電流iD。iD的大小主要受�-源電壓vGS控制,同�(shí)也受�-源電壓vDS的影�。因�,討論場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理就是討論�-源電壓vGS�(duì)漏極電流iD(或溝道電阻)的控制作用,以及漏-源電壓vDS�(duì)漏極電流iD的影��
vGS�(duì)iD的控制作�
�2所示電路說明了vGS�(duì)溝道電阻的控制作�。為便于討論,先假設(shè)�-源極間所加的電壓vDS=0。當(dāng)�-源電壓vGS=0�(shí),溝道較寬,其電阻較�,如�2(a)所示。當(dāng)vGS<0,且其大小增加時(shí),在這�(gè)反偏電壓的作用下,兩�(gè)P+N�(jié)耗盡層將加寬。由于N區(qū)摻雜濃度小于P+區(qū),因�,隨著|vGS| 的增加,耗盡層將主要向N溝道中擴(kuò)�,使溝道變窄,溝道電阻增�,如�2(b)所�。當(dāng)|vGS| �(jìn)一步增大到一定值|VP| �(shí),兩�(cè)的耗盡層將在溝道中央合�,溝道全部被夾斷,如�2(c)所示。由于耗盡層中沒有載流�,因此這時(shí)�-源極間的電阻將趨于無窮大,即使加上一定的電壓vDS,漏極電流iD也將為零。這時(shí)的柵-源電壓稱為夾斷電壓,用VP表示�
?、偈请妷嚎刂破骷?,則不需要大的信�(hào)功率�
?、谑嵌鄶?shù)載流子導(dǎo)電的器件,是所謂單極晶體管,則無少子存�(chǔ)與擴(kuò)散問�,速度高,噪音系數(shù)�;而且漏極電流Ids的溫度關(guān)系決定于載流子遷移率的溫度關(guān)�,則電流具有�(fù)的溫度系�(shù),器件具有自我保�(hù)的功��
③輸入端是反偏的p-n�(jié), 則輸入阻抗大, 便于匹配�
④輸出阻抗也很大, 呈現(xiàn)為恒流源,這與BJT大致相同�
?、軯FET一般是耗盡型的,但若采用高阻襯�, 也可得到增強(qiáng)型JFET(增強(qiáng)型JFET在高�、低功耗電路中很有�(yīng)用價(jià)�);但是一般只有短溝道的JFET才是能很好工作的增強(qiáng)型器�。實(shí)際上,靜電感�(yīng)晶體管也就是一種短溝道的JFET�
⑥溝道是處在半導(dǎo)體內(nèi)�,則溝道中的載流子不受半�(dǎo)體表面的影響,因此遷移率較高、噪聲較��