• 正文
    • 1.结型场效应晶体管工作原理
    • 2.结型场效应晶体管工作特性
    • 3.结型场效应晶体管的特点
    • 4.结型场效应晶体管应用
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结型场效应晶体管

2022/12/07 作者:wx喵不二~
阅读需 7 分钟
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结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor,JFET)JFET是在同一块N形半导体上制作两个高掺杂的P区,并将它们连接在一起,所引出的电极称为栅极g,N型半导体两端分别引出两个电极,分别称为漏极d,源极s。

1.结型场效应晶体管工作原理

结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor,JFET):JFET是由p-n结栅极(G)与源极(S)和漏极(D)构成的一种具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通过电压改变沟道的导电性来实现对输出电流的控制。

对于结型场效应晶体管(JFET),最常见到的是耗尽型JFET(D-JFET),即在0栅偏压时就存在有沟道 的JFET;一般,不使用增强型JFET(E-JFET)——在0栅偏压时不存在沟道 的JFET。这主要是由于长沟道E-JFET在使用时较难以产生出导电的沟道、从而导通性能不好的缘故。不过,由于高速、低功耗电路中应用的需要,有时也需要采用E-JFET。

JFET导电的沟道在体内。耗尽型和增强型这两种晶体管在工艺和结构上的差别主要在于其沟道区的掺杂浓度和厚度。D-JFET的沟道的掺杂浓度较高、厚度较大,以致于栅pn结的内建电压不能把沟道完全耗尽;而E-JFET的沟道的掺杂浓度较低、厚度较小,则栅pn结的内建电压即可把沟道完全耗尽。

但是,对于短沟道E-JFET,情况则有所不同,因为这种晶体管的漏极电压可以作用到源极附近,使得沟道中的势垒降低,所以能够形成导电沟道。这种E-JFET从本质上来说也就是静电感应晶体管。
在导电机理上与JFET相同的场效应晶体管就是Schottky栅极场效应晶体管(MESFET),这里只是用金属-半导体接触的Schottky结代替了p-n结作为栅极。

另外还有一种场效应晶体管,就是高电子迁移率晶体管(HEMT),这种器件在结构上与MESFET类似,但是在工作机理上却更接近于MOSFET。

此外,MOSFET的衬偏效应实际上也就是JFET的一种作用。

结型场效应晶体管工作原理

2.结型场效应晶体管工作特性

对于耗尽型的JFET,在平衡时(不加电压)时,沟道电阻最小;电压Vds和Vgs都可改变栅p-n结势垒的宽度,并因此改变沟道的长度和厚度(栅极电压使沟道厚度均匀变化,源漏电压使沟道厚度不均匀变化),使沟道电阻变化,从而导致Ids变化,以实现对输入信号的放大。

当Vds较低时,JFET的沟道呈现为电阻特性,是所谓电阻工作区,这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升,但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大;进一步增大Vds时,沟道即首先在漏极一端被夹断,则漏极电流达到最大而饱和(饱和电流搜大小决定于没有被夹断的沟道的电阻),这就是JFET的饱和放大区,这时JFET呈现为一个恒流源。

JFET的放大作用可用所谓跨导gm = δIds / δVgsS ](Vds =常数) 来表示,要求跨导越大越好。

结型场效应晶体管工作特性

3.结型场效应晶体管的特点

JFET的特点是:

是电压控制器件,则不需要大的信号功率。

是多数载流子导电的器件,是所谓单极晶体管,则无少子存储与扩散问题,速度高,噪音系数低;而且漏极电流Ids的温度关系决定于载流子迁移率的温度关系,则电流具有负的温度系数,器件具有自我保护的功能。

输入端是反偏的p-n结, 则输入阻抗大, 便于匹配。

输出阻抗也很大, 呈现为恒流源,这与BJT大致相同。

JFET一般是耗尽型的,但若采用高阻衬底, 也可得到增强型JFET(增强型JFET在高速、低功耗电路中很有应用价值);但是一般只有短沟道的JFET才是能很好工作的增强型器件。实际上,静电感应晶体管也就是一种短沟道的JFET。

沟道是处在半导体内部,则沟道中的载流子不受半导体表面的影响,因此迁移率较高、噪声较低。

结型场效应晶体管的特点

4.结型场效应晶体管应用

结型场效应晶体管,简称JFET,已被广泛用于电子电路中。结型场效应管JFET是一种可靠且有用的电子元件,可以很容易地用于从放大器到开关电路的各种电子电路中。

结型场效应管JFET已经面市多年,尽管它们不提供MOSFET的极高水平的直流输入电阻,但它们仍然非常可靠、坚固且易于使用。这使得这些电子元件成为许多电子电路设计的理想选择。此外,这些组件还提供有引线和表面贴装器件格式。

JFET是结栅场效应晶体管,普通晶体管是电流控制器件,需要电流进行偏置,而JFET是电压控制器件。与MOSFET一样,JFET也是具有三个端子,Source(源)、Drain(漏极)和Gate(栅极)。

结型场效应晶体管应用

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