结型场效应管分类及结构
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结型场效应管(JFET)得结构与工作原理1、JFET得结构与符号N沟道JFETP沟道JFET2、工作原理(以N沟道JFET为例)N沟道JFET工作时,必须在栅极与源极之间加一个负电压-—VGS<0,在D-S间加一个正电压——V DS>0、栅极—沟道间得PN结反偏,栅极电流iG≈0,栅极输入电阻很高(高达107Ω以上).N沟道中得多子(电子)由S向D运动,形成漏极电流iD。
i D得大小取决于VDS得大小与沟道电阻。
改变VGS可改变沟道电阻,从而改变i D。
主要讨论V GS对i D得控制作用以及VDS对iD得影响。
①栅源电压VGS对i D得控制作用当VGS〈0时,PN结反偏,耗尽层变宽,沟道变窄,沟道电阻变大,ID减小;VGS更负时,沟道更窄,I D更小;直至沟道被耗尽层全部覆盖,沟道被夹断,ID≈0。
这时所对应得栅源电压V GS称为夹断电压VP。
②漏源电压VDS对i D得影响在栅源间加电压V GS<0,漏源间加正电压VDS > 0。
则因漏端耗尽层所受得反偏电压为V GD=V GS-V DS,比源端耗尽层所受得反偏电压V GS大,(如:VGS=-2V, V DS =3V,V P=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为V GD=—5V,源端耗尽层受反偏电压为-2V),使靠近漏端得耗尽层比源端宽,沟道比源端窄,故V DS对沟道得影响就是不均匀得,使沟道呈楔形。
当V DS增加到使VGD=VGS-VDS=V P时,耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。
当V DS继续增加时,预夹断点下移,夹断区向源极方向延伸。
由于夹断处电阻很大,使VDS主要降落在该区,产生强电场力把未夹断区得载流子都拉至漏极,形成漏极电流ID.预夹断后I D基本不随VDS增大而变化。
①V GS对沟道得控制作用当V GS<0时,PN结反偏→耗尽层加厚→沟道变窄。
VGS继续减小,沟道继续变窄.当沟道夹断时,对应得栅源电压V GS称为夹断电压V P(或VGS(off) ).对于N沟道得JFET,VP〈0.②V DS对沟道得控制作用当VGS=0时,V DS→ID., G、D间PN结得反向电压增加,使靠近漏极处得耗尽层加宽,沟道变窄,从上至下呈楔形分布。
什么是结型场效应管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,耗尽层承受反向电压,既保证栅-源之间内阻很高,又实现对沟道电流的控制。
★=0时,对导电沟道的控制作用,如下图所示。
◆=0时,=0,耗尽层很窄,导电沟道很宽。
◆│增大时,耗尽层加宽,沟道变窄,沟道电阻增大。
◆│增大到某一数值时,耗尽层闭合,沟道消失,沟道电阻趋于无穷大,称此时的值为夹断电压。
★为~0中某一固定值时,对漏极电流的影响▲=0,由所确定的一定宽的导电沟道,但由于d-s间电压为零,多子不会产生定向移动,=0。
▲>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。