半导体器件-JFET偏置

简介

JFET（Junction Field Effect Transistor）是一种基于半导体材料制造的三端器件，它具有高输入阻抗和低噪声等优点，常见的应用包括放大器、开关和电压控制器等。JFET的偏置是指在工作时将其正常工作点固定在某个特定的电压点上，以确保JFET正常工作。

JFET结构

JFET由PN结和N型半导体材料构成，通常有两种不同的结构：N沟道JFET和P沟道JFET。N沟道JFET通常使用N型半导体材料，P型半导体是PN结，而P沟道JFET则是相反的。JFET的基本结构如下图所示。

在JFET中，沟道的电流由外部电压控制。当沟道与PN结反向偏置时，沟道宽度增加，电阻变大，电流减小；当沟道与PN结正向偏置时，沟道宽度减小，电阻变小，电流增大。

JFET偏置

JFET偏置是指在工作时将其正常工作点固定在某个特定的电压点上，以确保JFET正常工作。JFET的偏置分为静态偏置和动态偏置。

静态偏置

静态偏置是通过保持电路中的电压固定来实现，常见的有三种静态偏置：固定偏置、可调偏置和在源汇回路中的偏置。这里以固定偏置为例进行介绍。

固定偏置

固定偏置是将JFET的门极与两个固定电压源相连，工作原理如下图所示。

偏置电路中的电流根据公式I = V/R计算，其中V是源电极和地之间的电压，R是固定电阻。由于JFET的电流很小，所以选用一个大的电阻来确保它的电流可以忽略不计。

动态偏置

动态偏置是通过对电路施加一个交变信号而实现的。它和静态偏置相比，具有更高的效率和更广泛的范围。动态偏置常见的有电流源偏置和反馈偏置两种。

电流源偏置

电流源偏置是通过将源极旁边的电阻换成恒流源来实现，工作原理如下图所示。

电流源偏置中恒流源产生一个稳定的恒流，通过电流反馈来调整JFET的门极电压。这种偏置方式能够保证JFET的工作点稳定，但是需要一个恒流源来实现。

反馈偏置

反馈偏置是通过加设反馈电阻降低输出电压并从而得到更高的偏置稳定性，工作原理如下图所示。

反馈偏置中的JFETQ1通过反馈电阻RL连接到源极。由于RL的作用，如果源极电流ID发生任何改变，那么源降压电阻的电压也会随之改变，从而产生反馈作用，使得源电极的电压保持稳定。这种偏置方式不需要恒流源，实现起来比较简单。

参考文献

• JFET偏置
• JFET偏置的几种方式