結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作原理

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作原理

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Junction Field-Effect Transistor，JFET）：JFET是由p-n結(jié)柵極（G）與源極（S）和漏極（D）構(gòu)成的一種具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通過(guò)電壓改變溝道的導(dǎo)電性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的控制。

對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET），最常見(jiàn)到的是耗盡型JFET（D-JFET），即在0柵偏壓時(shí)就存在有溝道 的JFET；一般，不使用增強(qiáng)型JFET（E-JFET）——在0柵偏壓時(shí)不存在溝道 的JFET。這主要是由于長(zhǎng)溝道E-JFET在使用時(shí)較難以產(chǎn)生出導(dǎo)電的溝道、從而導(dǎo)通性能不好的緣故。不過(guò)，由于高速、低功耗電路中應(yīng)用的需要，有時(shí)也需要采用E-JFET。

JFET導(dǎo)電的溝道在體內(nèi)。耗盡型和增強(qiáng)型這兩種晶體管在工藝和結(jié)構(gòu)上的差別主要在于其溝道區(qū)的摻雜濃度和厚度。D-JFET的溝道的摻雜濃度較高、厚度較大，以致于柵pn結(jié)的內(nèi)建電壓不能把溝道完全耗盡；而E-JFET的溝道的摻雜濃度較低、厚度較小，則柵pn結(jié)的內(nèi)建電壓即可把溝道完全耗盡。

但是，對(duì)于短溝道E-JFET，情況則有所不同，因?yàn)檫@種晶體管的漏極電壓可以作用到源極附近，使得溝道中的勢(shì)壘降低，所以能夠形成導(dǎo)電溝道。這種E-JFET從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)也就是靜電感應(yīng)晶體管。

在導(dǎo)電機(jī)理上與JFET相同的場(chǎng)效應(yīng)晶體管就是Schottky柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET），這里只是用金屬-半導(dǎo)體接觸的Schottky結(jié)代替了p-n結(jié)作為柵極。

另外還有一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，就是高電子遷移率晶體管（HEMT），這種器件在結(jié)構(gòu)上與MESFET類似，但是在工作機(jī)理上卻更接近于MOSFET。

此外，MOSFET的襯偏效應(yīng)實(shí)際上也就是JFET的一種作用。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作特性

對(duì)于耗盡型的JFET，在平衡時(shí)（不加電壓）時(shí)，溝道電阻最??；電壓Vds和Vgs都可改變柵p-n結(jié)勢(shì)壘的寬度，并因此改變溝道的長(zhǎng)度和厚度（柵極電壓使溝道厚度均勻變化，源漏電壓使溝道厚度不均勻變化），使溝道電阻變化，從而導(dǎo)致Ids變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的放大。

當(dāng)Vds較低時(shí)，JFET的溝道呈現(xiàn)為電阻特性，是所謂電阻工作區(qū)，這時(shí)漏極電流基本上隨著電壓Vds的增大而線性上升，但漏極電流隨著柵極電壓Vgs的增大而平方式增大；進(jìn)一步增大Vds時(shí)，溝道即首先在漏極一端被夾斷，則漏極電流達(dá)到最大而飽和（飽和電流搜大小決定于沒(méi)有被夾斷的溝道的電阻），這就是JFET的飽和放大區(qū)，這時(shí)JFET呈現(xiàn)為一個(gè)恒流源。

JFET的放大作用可用所謂跨導(dǎo)gm = δIds / δVgsS ］（Vds =常數(shù)） 來(lái)表示，要求跨導(dǎo)越大越好。