结型场效应管

结型场效应管p沟道的工作原理
摘要：
1.结型场效应管的简介
2.结型场效应管p 沟道的工作原理
3.结型场效应管p 沟道的应用
4.结型场效应管p 沟道的优缺点
正文：
结型场效应管是一种半导体器件，它利用多数载流子导电，故又称单极型半导体器件。

由于它仅有一个电极（基极），所以称为结型场效应管（junction,fet）。

场效应管的结构包括源极、漏极和栅极三部分。

源极是工作电流的来源；漏级为输入端；栅级为输出端，栅压的大小取决于输入电压的大小，通常由外加电压控制其通断状态。

结型场效应管p 沟道的工作原理主要是通过空穴的移动形成电流。

在p 沟道中，空穴是多数载流子，当栅极施加正向电压时，空穴被吸引到栅极附近，形成导电通道。

此时，源极的空穴流向漏极，形成电流。

当栅极电压为负时，空穴被排斥，导电通道消失，电流停止流动。

结型场效应管p 沟道广泛应用于放大电路、开关电路和振荡电路等。

例如，在放大电路中，结型场效应管可以作为放大元件，将输入信号的幅度放大；在开关电路中，结型场效应管可以作为开关元件，实现电路的通断；在振荡电路中，结型场效应管可以作为振荡元件，产生稳定的振荡信号。

结型场效应管(JFET)的结构和工作原理1. JFET的结构和符号N沟道JFET P沟道JFET2. 工作原理（以N沟道JFET为例）N沟道JFET工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压——V GS< 0，在D-S间加一个正电压——V DS>0.栅极—沟道间的PN结反偏，栅极电流i G≈0，栅极输入电阻很高（高达107Ω以上）。

N沟道中的多子（电子）由S向D运动，形成漏极电流i D。

i D的大小取决于V DS的大小和沟道电阻。

改变V GS可改变沟道电阻，从而改变i D。

主要讨论V GS对i D的控制作用以及V DS对i D的影响。

①栅源电压V GS对i D的控制作用当V GS＜0时，PN结反偏，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，I D减小；V GS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，I D≈0。

这时所对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P。

②漏源电压V DS对i D的影响在栅源间加电压V GS＜ 0 ，漏源间加正电压V DS > 0。

则因漏端耗尽层所受的反偏电压为V GD=V GS-V DS，比源端耗尽层所受的反偏电压V GS大,(如:V GS=-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),使靠近漏端的耗尽层比源端宽，沟道比源端窄，故V DS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。

当V DS增加到使V GD=V GS-V DS =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V DS主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区的载流子都拉至漏极，形成漏极电流I D。

预夹断后I D基本不随V DS增大而变化。

①V GS对沟道的控制作用当V GS＜0时，PN结反偏→耗尽层加厚→沟道变窄。

V GS继续减小，沟道继续变窄。

结型场效应管结型场效应晶体管（JunctionField—EffectTransistor，JFET）JFET是在同一块N形半导体上制作两个高掺杂的P区，并将它们连接在一起，所引出的电极称为栅极g，N型半导体两端分别引出两个电极，分别称为漏极d，源极s。

结型场效应晶体管是一种具有放大功能的三端有源器件,是单极场效应管中最简单的一种,它可以分N沟道或者P沟道两种。

目录器件特点工作特性基本概念器件特点JFET的特点是：①是电压掌控器件，则不需要大的信号功率。

②是多数载流子导电的器件，是所谓单极晶体管，则无少子存储与扩散问题，速度高，噪音系数低；而且漏极电流Ids的温度关系决议于载流子迁移率的温度关系，则电流具有负的温度系数，器件具有自我保护的功能。

③输入端是反偏的p—n结,则输入阻抗大,便于匹配。

④输出阻抗也很大,呈现为恒流源，这与BJT大致相同。

⑤JFET一般是耗尽型的，但若采纳高阻衬底,也可得到加强型JFET（加强型JFET在高速、低功耗电路中很有应用价值）；但是一般只有短沟道的JFET才是能很好工作的加强型器件。

实际上，静电感应晶体管也就是一种短沟道的JFET。

⑥沟道是处在半导体内部，则沟道中的载流子不受半导体表面的影响，因此迁移率较高、噪声较低。

工作特性对于耗尽型的JFET，在平衡时（不加电压）时，沟道电阻最小；电压Vds和Vgs都可更改栅p—n结势垒的宽度，并因此更改沟道的长度和厚度（栅极电压使沟道厚度均匀变化，源漏电压使沟道厚度不均匀变化），使沟道电阻变化，从而导致Ids变化，以实现对输入信号的放大。

当Vds较低时，JFET的沟道呈现为电阻特性，是所谓电阻工作区，这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升，但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大；进一步增大Vds时，沟道即首先在漏极一端被夹断，则漏极电流达到而饱和（饱和电流搜大小决议于没有被夹断的沟道的电阻），这就是JFET的饱和放大区，这时JFET呈现为一个恒流源。

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。

结型场效应管结型场效应管（JFET）是一种常用的场效应管。

它是由一对PN结构组成的，可以分为N型JFET和P型JFET两种类型。

JFET通常用作信号放大器或开关，具有高输入阻抗和低输出电阻等优点，在电子设备中得到广泛应用。

结构和工作原理JFET的结构包括了沟道和栅极，通常由半导体材料构成。

当增加栅极电压时，栅极和沟道之间的势垒宽度会发生变化，从而调节沟道中的载流子数量。

当栅极电压增加时，势垒减小，使得沟道中的载流子数量增加，从而增大导通电流；相反，当栅极电压减小时，势垒增加，导致导通电流减小。

因此，通过调节栅极电压，可以实现对JFET的控制。

N型JFETN型JFET的沟道是由N型半导体材料构成，栅极电压使沟道中的电荷密度发生变化。

当栅极与源极之间的电压为负值时，JFET处于截止状态，沟道截断，导通电流几乎为零；当栅极与源极之间的电压为正值时，JFET处于放大状态，沟道导通，导通电流增加。

P型JFETP型JFET的沟道是由P型半导体材料构成，与N型JFET相反，当栅极与源极之间的电压为负值时，P型JFET处于放大状态，沟道导通；当栅极与源极之间的电压为正值时，P型JFET处于截止状态，导通电流几乎为零。

应用领域JFET广泛应用于各种电子设备中，例如放大器、滤波器、振荡器和电压控制器等。

由于JFET具有高输入电阻和低输出电阻的特性，适合用作信号放大器。

此外，JFET还可以作为电子开关，用于控制电路的通断或信号的调节。

结型场效应管是一种重要的场效应管，在电子技术领域具有重要的应用价值。

通过对JFET的结构和工作原理进行深入了解，可以更好地应用它在电子设备中，实现各种功能的设计和控制。

(a)(b)(c)图XX_01如图XX_01(a)所示，在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P型区（用P+表示），就形成两个不对称的P+N结。

把两个P+区并联在一起，引出一个电极，称为栅极（g），在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极（s）和漏极（d）。

它们分别与三极管的基极（b）、发射极（e）和集电极（c）相对应。

夹在两个P+N结中间的N区是电流的通道，称为导电沟道（简称沟道）。

这种结构的管子称为N沟道结型场效应管，它在电路中用图XX_01(b)所示的符号表示，栅极上的箭头表示栅、源极间P+N结正向偏置时，栅极电流的方向（由P区指向N区）。

实际的JFET结构和制造工艺比上述复杂。

N沟道JFET的剖面图如图XX_01(c)所示。

图中衬底和中间顶部都是P+型半导体，它们连接在一起（图中未画出）作为栅极g。

分别与源极s和漏极d相连的N+区，是通过光刻和扩散等工艺来完成的隐埋层，其作用是为源极s、漏极d提供低阻通路。

三个电极s、g、d分别由不同的铝接触层引出。

图XX_02(a)(b)如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟道的结型场效应管。

图XX_02给出了这种管子的结构示意图和它在电路中的代表符号。

由结型场效应管代表符号中栅极上的箭头方向，可以确认沟道的类型。

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。

图XX_01N沟道结型场效应管工作时，也需要外加如图XX_01所示的偏置电压，即在栅极与源极间加一负电压(v GS＜0)，使栅、源极间的P+N结反偏，栅极电流i G≈0，场效应管呈现很高的输入电阻(高达108 左右)。

在漏极与源极间加一正电压(v DS＞0)，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i D。

i D的大小主要受栅源电压v GS控制，同时也受漏源电压v DS的影响。

结型场效应管p沟道的工作原理结型场效应管（p沟道）是一种常见的电子器件，具有重要的工作原理和应用。

在本文中，我们将详细讨论结型场效应管（p沟道）的工作原理，并探索其在电子领域的广泛应用。

1. 介绍和背景知识结型场效应管（p沟道）是一种半导体器件，由掺杂有正电荷的p型材料和负电荷的n型材料组成。

它属于一类双极性器件，既可以用作放大器，也可以用作开关。

2. 结型场效应管（p沟道）的结构结型场效应管（p沟道）的结构包括栅极、漏极和源极。

栅极与漏极之间通过氧化层隔开，形成一个电容。

当施加在栅极和源极之间的电压改变时，场效应管的导电性也会发生变化。

3. 工作原理在结型场效应管（p沟道）正常工作时，当施加一个正电压到栅极上时，栅极与源极之间的电势差增大。

这将产生一个电场，使得p型材料中的电子被吸引到栅极接近的地方，从而形成一个导电通道。

这个导电通道使得电流能够流经源极和漏极之间。

4. 控制电流结型场效应管（p沟道）的工作原理是通过改变栅极与源极之间的电压来控制漏极和源极之间的电流。

当栅极和源极之间的电压较低时，导电通道的电阻较高，电流几乎不会流过。

然而，当栅极和源极之间的电压增加时，电阻减小，电流开始流过。

5. 优点和应用结型场效应管（p沟道）具有许多优点。

它具有高输入阻抗和低输出阻抗，能够在低功率条件下工作，从而减少能量消耗。

它还具有较小的尺寸和重量，适合集成电路的应用。

结型场效应管（p沟道）在电子领域有广泛的应用。

它可以用作放大器，将小信号放大到较大的信号，用于音频放大器和无线电传输。

它还可以用作数字开关，将输入信号转换为高电平和低电平，用于计算机和通信系统。

总结与回顾：结型场效应管（p沟道）是一种常见的电子器件，其工作原理基于通过改变栅极与源极之间的电压来控制电流。

它具有高输入阻抗、低输出阻抗和能耗低的特点，适用于放大器和开关应用。

这种器件在音频放大器、无线电传输、计算机和通信系统等领域得到广泛应用。

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。

结型场效应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。

卒<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。

♦"二.1 =0时，“二=0,耗尽层很窄，导电沟道很宽。

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♦"U I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"上的值为夹断电压■■1J1。

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▲^氏>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。