📜  基本电子产品-JFET

📅  最后修改于: 2021-01-18 05:20:48             🧑  作者: Mango


JFET的缩写为结型场效应晶体管。 JFET就像普通的FET。 JFET的类型为n沟道FET和P沟道FET。在n沟道FET中将p型材料添加到n型衬底,而在p沟道FET中将n型材料添加到p型衬底。因此,讨论一种类型的FET足以理解两者就足够了。

N沟道场效应管

N沟道FET是最常用的场效应晶体管。为了制造N沟道FET,采用N型半导体的窄条,在其上通过在相对侧上的扩散形成P型材料。将这两个侧面连接起来,为栅极端子绘制一个连接。从下图可以理解。

场效应管

这两个栅极沉积物(p型材料)形成两个PN二极管。闸门之间的区域称为通道。多数运营商通过此渠道。因此,FET的横截面形式应理解为下图。

N沟道场效应管

在n型半导体条的两端形成欧姆接触,形成源极和漏极。源极和漏极端子可以互换。

N沟道FET的操作

在进入FET之前,应了解耗尽层的形成方式。为此,让我们假设栅极端的电压V GG被反向偏置,而漏极端的电压V DD没有施加。假设情况为1。

  • 情况1中,当V GG被反向偏置并且不施加V DD时,P层和N层之间的耗尽区趋于扩大。发生这种情况的原因是施加的负电压将空穴从p型层吸引到栅极端子。

  • 情况2中,当施加V DD (正端子到漏极并且负端子到源极)并且不施加V GG时,电子从源极流到漏极,构成漏极电流I D。

现在让我们考虑下图,以了解在同时提供两个耗材时会发生什么。

N沟道FET操作

栅极端的电源使耗尽层增大,漏极端的电压使漏极电流从源极流到漏极端。假设源极端子上的点是B,而漏极端子上的点是A,那么沟道的电阻应为:端子A上的电压降大于端子B上的电压降。

V A > V B

因此,电压降在通道的整个长度上是渐进的。因此,在漏极端子处的反向偏置作用比在源极端子处的反向偏置作用更强。这就是为什么同时施加V GGV DD时,耗尽层倾向于在点A处比在点B处更深入通道的原因。下图对此进行了解释。

场效应管的行为

既然我们已经了解了FET的行为,那么让我们来看一下FET的实际操作。

耗尽操作模式

由于耗尽层的宽度在FET的操作中起着重要作用,因此名称耗尽的工作方式就暗示了这一点。我们还有另一种称为增强操作模式的模式,将在MOSFET的操作中进行讨论。但是JFET仅具有耗尽操作模式

让我们考虑在栅极和源极端子之间没有施加电势,而在漏极和源极之间施加了电势V DD 。现在,电流I D从漏极流向源极端子,随着沟道宽度的增加,电流I D达到最大值。让施加在栅极和源极端子V GG之间的电压反向偏置。如上所述,这增加了耗尽宽度。随着层的增加,沟道的横截面减小,因此漏极电流I D也减小。

当该漏极电流进一步增加时,发生两个耗尽层彼此接触并阻止电流I D流动的阶段。下图清楚地显示了这一点。

耗尽模式

这两个耗尽层在字面上“接触”的电压称为“收缩电压”。表示为VP。此时的漏极电流实际上为零。因此,漏极电流是栅极上反向偏置电压的函数。

由于栅极电压控制着漏极电流,因此FET被称为电压控制器件。从漏极特性曲线可以更清楚地理解这一点。

JFET的漏极特性

让我们尝试总结一下FET的函数,通过它我们可以获得FET漏极的特性曲线。下面给出了获得这些特性的FET电路。

漏极特性JFET

当栅极和源极之间的电压V GS为零或短路时,由于没有施加V DS,从源极到漏极的电流I D也为零。随着漏极和源极V DS之间的电压增加,从源极到漏极的电流I D增加。电流的增加线性上升到某个点A ,称为拐点电压

栅极端子将处于反向偏置状态,并且随着I D的增加,耗尽区将趋于收缩。该收缩长度不相等,使得这些区域在漏极处更近而在漏极处更远,从而导致夹断电压。夹断电压定义为漏极电流接近恒定值(饱和值)的最小漏极至源极电压。夹断电压发生的点称为夹断点,表示为B。

随着V DS的进一步增加,沟道电阻也以I D实际上保持恒定的方式增加。区域BC被称为饱和区域或放大器区域。所有这些以及点A,B和C都绘制在下图中。

N沟道FET结构

针对栅源极电压VGS的不同值,针对漏极电流I D相对于漏极源极电压V DS绘制了漏极特性。各种输入电压的总体漏极特性如下所示。

绘制的漏极特性

由于负栅极电压控制着漏极电流,FET被称为电压控制器件。漏极特性指示FET的性能。上面绘制的漏极特性用于获得漏极电阻,跨导和放大系数的值。