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场效应管教程 场效应半导体三极管是仅由一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的的半导体器件从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件 从场效应三极管的结构来划分，它有两大类 1.结型场效应三极管JFET (Junction type Field Effect Transister) 2.绝缘栅型场效应三极管IGFET ( Insulated Gate Field Effect Transister) IGFET也称金属氧化物半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）N沟道沟道P沟道沟道增增强型型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效效应管管JFET结型型MOSFET绝缘栅型型(IGFET)分分类：：1.4 结型型场效效应管管  结构构  工作原理工作原理  输出特性出特性  转移特性移特性  主要参数主要参数 一、一、 JFET的的结构和工作原理构和工作原理 二、二、 JFET的特性曲的特性曲线及参数及参数 1.4.1 1.4.1 结型型场效效应三极管三极管结构 它是在N型半导体硅片的两侧扩散高浓度P离子区，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。

P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极 导电沟道： 漏源之间的非耗尽层区域 源极，用源极，用S或或s表示表示N型型导电沟道沟道漏极，用漏极，用D或或d表示表示 P型区型区P型区型区栅极，用极，用G或或g表示表示栅极，用极，用G或或g表示表示符号符号符号符号 JFET的的结构和工作原理构和工作原理结构：构： # # 符号中的箭符号中的箭符号中的箭符号中的箭头头方向表示什么？方向表示什么？方向表示什么？方向表示什么？一、一、结型型场效效应三极管的工作原理三极管的工作原理 根据结型场效应三极管的结构，只能工作在反偏的条件下， N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压（uGS<0）区， P沟道的只能工作在正栅压区，否则将会出现栅流 同时uDS>0，实现栅源电压对漏极电流的控制现以N沟道为例说明其工作原理1、、栅源源电压对沟道的控制作用沟道的控制作用 uDS=0，uGS对导电沟道的控制：ØuGS=0，导电沟道宽；ØuGS<0，PN结反偏，形成耗尽层，沟道将变窄，ID减小，uGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。

Ø漏极电流为0时，沟道消失，所对应的栅源电压uGS称为夹断电压UGS(off)  2、漏源、漏源电压对沟道的控制作用沟道的控制作用 uGS=固定值（ U GS(off)～0）， uDS对iD的影响：Ø uDS=0， iD＝0Ø 漏源电压uDS>0，漏、源间将形成多子的漂移运动，产生漏 极电流iD，（负值）uGD=uGS-uDS将随之变化（减小） 靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形 分布，如图所示Ø当uDS增加，uGD反偏电压增加，沟道电阻取决于（栅源电压一定）uGS，iD随uDS线性增大，漏源间呈电阻特性Ø（负值）uGD=（负值）U GS(off)时，靠漏极处出现预夹断，如图 (b)所示当uDS继续增加，漏极处的夹断继续向源极方向生长延长Ø（负值）uGD< （负值）U GS(off)时，沟道夹断使iD减小；漏源间电场使iD增大 则uDS变化iD几乎不变，只与uGS有关恒流特性①① VGS对沟道的控制作用沟道的控制作用当当VGS＜＜0时（以（以N沟道沟道JFET为例）例） 当沟道当沟道夹断断时，，对应的的栅源源电压VGS称称为夹断断电压VP （（ 或或VGS(off) ）。

对于于N沟道的沟道的JFET，，VP <0PN结反偏反偏耗尽耗尽层加厚加厚沟道沟道变窄 VGS继续减小，沟道减小，沟道继续变窄窄当当VGS=0时，，VDS  ID   G、、D间PN结的反向的反向电压增加，使靠近漏极增加，使靠近漏极处的的耗尽耗尽层加加宽，沟道，沟道变窄，窄，从上至下呈楔形分布从上至下呈楔形分布 当当VDS增加到使增加到使VGD=VP 时，在，在紧靠漏极靠漏极处出出现预夹断此此时VDS  夹断区延断区延长沟道沟道电阻阻 ID基本不基本不变3、、uGS和和uDS同同时作用作用时Ø当当uGD

•JFETJFET是是电压控制控制电流器件，流器件，i iD D受受u uGSGS控制控制•预夹断前断前i iD D与与u uDSDS呈呈近似近似线性关系；性关系；预夹断后，断后，i iD D趋于于饱和 # 为为什么什么什么什么JFETJFET的的的的输输入入入入电电阻比阻比阻比阻比BJTBJT高得多？高得多？高得多？高得多？• JFETJFET栅极与沟道极与沟道间的的PNPN结是反向偏置的，因是反向偏置的，因 此此i iG G 0 0，，输入入电阻很高 JFET的特性曲线有两条，一是转移特性曲线，二是输出特性曲线它与MOSFET的特性曲线基本相同， MOSFET的栅压可正、可负， 结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负二、二、 JFET的特性曲的特性曲线及参数及参数# JFET# JFET有正常放大作用有正常放大作用有正常放大作用有正常放大作用时时，沟道，沟道，沟道，沟道处处于什么状于什么状于什么状于什么状态态？？？？二、二、 JFET的特性曲的特性曲线及参数及参数2. 转移特性移特性 1. 输出特性出特性 可变电阻区：预夹断轨迹、近似直线、斜率的倒数为等 效电阻、栅源电压控制漏电流。