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JFET百科名片 JFET最早具有实际结构的场效应晶体管是在N型或者P型半导体基片上制作一对PN结及相应的金属电极，两个PN结之间有导电沟道，通过改变外加PN界的反向偏置电压，以改变PN结耗尽层的厚度，从而达到改变沟道区载流子密度以控制沟道输出电流的目的，因此，这种场效应管也被称为PN结型场效应晶体管，即PN JFET（PN Junction FET），通常也称JFET。目录什么是 JFET 结型场效应晶体管 FET的特点 工作原理 流iD的作用 输出特性曲线 几个图区 转移特性曲线编辑本段什么是 JFET一种单极的三层晶体管，它是一种控制极是由pn组成的场效应晶体管,工作依赖于惟一种载流子 - 电子或空穴的运动。对于一个正常接通”器件，每当N沟道JFET的漏极电压相对于源极为正时，或是当P沟道JFET的漏极电压相对于源极为负时，都有电流在沟道中流过。在JFET沟道中的电流受栅极电压的控制，为了“夹断”电流的流动，在N沟道JFET中栅极相对源极的电压必须是负的；或者在P沟道JFET中栅极相对源极的电压必须是正的。栅极电压被加在横跨PN结的沟道上，与此相反，在MOSFET中则是加在绝缘体上。 编辑本段结型场效应晶体管利用场效应原理工作的晶体管，简称FET。场效应就是改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层（沟道）中的多数载流子的密度或类型。这种晶体管的工作原理与双极型晶体管不同，它是由电压调制沟道中的电流，其工作电流是由半导体中的多数载流子输运，少数载流子实际上没有作用。这类只有一种极性载流子参加导电的晶体管又称单极晶体管。19251926年美国的J.E.里林菲德提出静电场对导电固体中电流影响的基本概念。1933年O.海尔提出薄膜FET 器件的结构模型，在实验中观察到“场效应”现象，但当时由于工艺水平所限，没有做成实用器件。1952年以后，W.B.肖克莱提出结型场效应管（JFET）的基本理论。一年以后制成JFET。60年代初发展了金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）。1966年美国的C.米德提出了肖特基势垒栅场效应管（MESFET）。 编辑本段FET的特点与双极型晶体管相比，FET的特点是输入阻抗高，噪声小，极限频率高，功耗小，温度性能好，抗辐照能力强，多功能，制造工艺简单等。由于电荷存储效应小、反向恢复时间短，故开关速度快，工作频率高。器件特性基本呈线性或平方律，故互调和交调乘积远比双极型晶体管为小。FET已广泛用于各种放大电路、数字电路和微波电路等。FET是MOS大规模集成电路和MESFET超高速集成电路的基础器件。 结型场效应晶体管工作原理： 编辑本段工作原理N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，现以N沟道结型场效应管为例，分析其工作原理。 左右)。在漏-源极间加一正电压(vDS0)，使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动，形成漏极电流iD。iD的大小主要受栅-源电压vGS控制，同时也受漏-源电压vDS的影响。因此，讨论场效应管的工作原理就是讨论栅-源电压vGS对漏极电WN沟道结型场效应管工作时，也需要外加如图1所示的偏置电压，即在栅-源极间加一负电压(vGS0)，使栅-源极间的P+N结反偏，栅极电流iG0，场效应管呈现很高的输入电阻(高达108 编辑本段流iD的作用流iD（或沟道电阻）的控制作用，以及漏-源电压vDS对漏极电流iD的影响。 1vGS对iD的控制作用 图2所示电路说明了vGS对沟道电阻的控制作用。为便于讨论，先假设漏-源极间所加的电压vDS=0。当栅-源电压vGS=0时，沟道较宽，其电阻较小，如图2(a)所示。当vGS0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个P+N结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|vGS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大，如图2(b)所示。当|vGS| 进一步增大到一定值|VP| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断，如图2(c)所示。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏-源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压vDS，漏极电流iD也将为零。这时的栅-源电压称为夹断电压，用VP表示。 （c） vGSVP （a） vGS=0的情况 (b) VPvGS0，因此很少应用输入特性，常用的特性曲线有输出特性曲线和转移特性曲线。 编辑本段输出特性曲线输出特性曲线用来描述vGS取一定值时，电流iD和电压vDS间的关系，即。它反映了漏极电压vDS对iD的影响。图XX_01是一个N沟道结型场效应管的输出特性曲线。由此图可见，结型场效应管的工作状态可划分为四个区域。 编辑本段几个图区XX_01 (1) 可变电阻区图 可变电阻区位于输出特性曲线的起始部分，它表示vDS较小、管子预夹断前，电压vDS与漏极电流iD间的关系。在此区域内有VPvGS0，vDSvGSVP。当vGS一定，vDS较小时，vDS对沟道影响不大，沟道电阻基本不变，iD与vDS之间基本呈线性关系。若vGS增加，则沟道电阻增大，输出特性曲线斜率减小。所以，在vDS较小时，源、漏极间可以看作是一个受vGS控制的可变电阻，故称这一区域为可变电阻区。这一特点常使结型场效应管被作为压控电阻而广泛应用。 (2) 饱和区(也称恒流区) 当VPvGS0且vDSvGSVP时，N沟道结型场效应管进入饱和区，即图中特性曲线近似水平的部分。它表示管子预夹断后，电压vDS与漏极电流iD间的关系。饱和区的特点是iD几乎不随vDS的变化而变化，iD已趋于饱和，但它受vGS的控制。|vGS|增加，沟道电阻增加，iD减小。场效应管作线性放大器件用时，就工作在饱和区。 应当指出，图XX_01中左边的虚线是可变电阻区与饱和区的分界线，是结型场效应管的预夹断点（vDS=vGS-VP）的轨迹。显然，预夹断点随vGS改变而变化，vGS愈负，预夹断时的vDS越小。 (3) 击穿区 管子预夹断后，若vDS继续增大，当栅漏极间P+N结上的反偏电压vGD增大到使P+N结发生击穿时，iD将急剧上升，特性曲线进入击穿区。管子被击穿后再不能正常工作。 (4) 截止区(又称夹断区) 当栅源电压|vGS| 时，沟道全部被夹断，iD0，这时场效应管处于截止状态。截止区处于输出特性曲线图的横座标轴附近(图XX_01中未标注)。 编辑本段转移特性曲线转移特性曲线用来描述vDS取一定值时，iD与vGS间的关系的曲线，即 它反映了栅源电压vGS对iD的控制作用。 由于转移特性和输出特性都是用来描述vGS、vDS及iD间的关系的，所以转移特性曲线可以根据输出特性曲线绘出。作法如下：在图XX_01所示的输出特性中作一条vDS=10V的垂线，将此垂线与各条输出特性曲线的交点A、B和C所对应的iD、vGS的值转移到iD-vGS直角坐标系中，即可得到转移特性曲线 ，如图XX_02(a)所示。 图XX_0 改变vDS的大小，可得到一族转移特性曲线，如图XX_02(b)所示。由此图可以看出，当vDS|vp|（图中为vDS5V）后，不同vDS下的转移特性曲线几乎重合，这是因为在饱和区内iD几乎不随vDS而变。因此可用一条转移特性曲线来表示饱和区中iD与vGS的关系。在饱和区内iD可近似地表示为 (VPvGS0) (5.1.1) 式中IDSS为vGS=0，vDS|vp|时的漏极电流，称为饱和漏极电流。 1. 夹断电压VP。当vDS为某一固定值(例如10V)，使iD等于某一微小电流(例如50mA)时，栅源极间所加的电压即夹断电压。 2. 饱和漏极电流IDSS。在vGS=0的条件下，场效应管发生预夹断时的漏极电流。对结型场效管来说，IDSS也是管子所能输出的最大电流。 3. 直流输入电阻RGS。它是在漏源极间短路的条件下，栅源极间加一定电压时的栅源直流电阻。 4. 低频跨导gm。当vDS为常数时，漏极电流的微小变化量与栅源电压vGS的微小变化量之比为低频跨导，即 (5.1.2) gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，是表征场效应管放大能力的一个重要参数。单位为西门子(s)，有时也用ms或ms表示。需要指出的是，gm与管子的工作电流有关，iD越大，gm就越大。 在放大电路中，场效应管工作在饱和区(恒流区)，gm可由式和计算求得，即 5. 输出电阻rd。当vGS为常数时，漏源电压的微小变化量与漏极电流iD的微小变化量之比为输出电阻rd，即 =(vDS)/(iD)vDS=常数 rd反映了漏源电压vDS对iD的影响。在饱和区内，iD几乎不随vDS而变化，因此，rd数值很大，一般为几十千欧几百千欧。 6. 极间电容Cgs、Cgd、Cds。Cgs是栅源极间存在的电容，Cgd是栅漏极间存在的电容。它们的大小一般为13pF，而漏源极间的电容Cds约为0.11pF。在低频情况下，极间电容的影响可以忽略，但在高频应用时，极间电容的影响必须考虑。 7. 最大漏源电压V(BR)DS。指管子沟道发生雪崩击穿引起iD急剧上升时的vDS值。V(BR)DS的大小与vGS有关，对N沟道而言，vGS的负值越大，则V(BR)DS越小。 8. 最大栅源电压V(BR)GS。是指栅源极间的PN结发生反向击穿时的vGS值，这时栅极电流由零而急剧上升。 9. 漏极最大耗散功率PDM。漏极耗散功率PD(=vDSiD)变为热能使管子的温度升高，为了限制管子的温度，就需要限制管子的耗散功率不能超过PDM。PDM的大小与环境温度有关。除了以上参数外，结型场效应管还有噪声系数，高频参数等其他参数。结型场效应管的噪声系数很小，可达1.5dB以下。 什么是结型场效应管JFET作者：佚名来源：发布时间：2010-3-5 15:37:11收 藏 评 论什么是结型场效应管JFET场效应管是通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它不仅具有双极型三极管的体积小,重量轻,耗电少,寿命长等优点,而且还具有输入电阻高,热稳定性好,抗辐射能力强,噪声低,制造工艺简单,便于集成等特点.因而,在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用.根据结构和工作原理不同,场效应管可分为两大类: 结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。在两个高掺杂的P区中间，夹着一层低掺杂的N区（N区一般做得很薄），形成了两个PN结。在N区的两端各做一个欧姆接触电极，在两个P区上也做上欧姆电极，并把这两个P区连起来，就构成了一个场效应管。从N型区引出的两个电极分别为源极S和漏极D，从两个P区引出的电极叫栅极G，很薄的N区称为导电沟道。结型场效应管分类：N沟道和P沟道两种。如下图所示为N沟道管的结构和符号。如右图所示为N沟道结型场效应管的结构示意图。N沟道结型场效应管正常工作时，在漏-源之间加正向电压，形成漏极电流。0，有电流从漏极流向源极，从而使沟道各点与栅极间的电压不再相等，沿沟道从源极到漏极逐渐增大，造成靠近漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽。如下图（a）所示。从零逐渐增大时，=-逐渐减小，靠近漏极一边的导电沟道随之变窄。电流随线性增大。增大，使=，漏极一边耗尽层出现夹断区，称=为预夹断。继续增大，夹断区加长。这时，一方面自由电子从漏极向源极定向移动所受阻力加大，从而导致减小；另一方面，随着的增大，使d-s间的纵向电场增强，导致增大。两种变化趋势相抵消，表现出恒流特性。结型场效应管的输出特性表示在栅源电压一定的情况下，漏极电流与漏源电压之间的关系，即输出特性可以分为四个工作区：可变电阻区：曲线拐弯点的连线与纵轴所夹区域。较小，导电沟道畅通，d-s之间相当于一个欧姆电阻，当不变，从零增大，线性增大。越大，曲线越陡，沟道电阻随大小而变，故称为可变电阻区，在这个区域场效应管是导通的，类似于晶体三极管的饱和区。夹断区：靠近横轴区域此时电流=0，场效应管呈现一个很大的电阻，这个区域类似晶体三极管的截止区。恒流区：恒流区指中间平坦区域，它属于线性放大区，增大到脱离可变电阻区，不随的增大而变化，趋向恒定值。在这个区域，只随的增大而增大。在该区域工作的场效应管，的大小只受的控制，表现出场效应管电压控制电流的放大作用。击穿区：增大,突然加大，反向偏置的PN结超过承受极限而发生沟道击穿,和失去对的控制作用，若不加限制，场效应管会损坏。使用时一定要特别注意，不可过大。由于结型管外加的是反偏电压，没有栅极电流，所以没有输入特性。漏极电流与栅源电压的关系曲线称为转移特性。即=常数N沟道结型管对的控制规律如图所示。当为确定值由零向负方向变化将减小，=，使=0，此电压便是夹断电压。当=0时，漏极电流最大，称为饱和漏电流，用IDSS表示。实验证明，在0 的范围内，漏极电流与栅极电压的关系近似为：说明场效应管为非线性器件。场效应管在手机射频电路中作为放大元件使用，在逻辑电路一般作开关元件使用。与三极管一样，场效应管必须加上适当的偏压，才能正常工作，才能起放大、振荡很有成效作用。其中P沟通型场效应管必须加上负的栅源电压，而N沟道型场效应管工作必须加上正的栅源电压。场效应管具有放大作用，可以组成放大电路，它与双极性三极管相比具有以下特点：（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID；（2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很高；（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；（5）场效应管的抗辐射能力强。 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）