2.2.3 结型场效应三极管
(1)结型场效应三极管的结构
JFET的结构与 MOSFET相似,工作机理则相同。
JFET的结构如图 02.19所示,它是在 N型半导体硅片的两侧各制造一个 PN结,形成两个 PN结夹着一个 N
型沟道的结构。一个 P区即为 栅极,N型硅的一端是漏极,另一端是 源极 。
图 02.19 结型场效应三极管的结构 (动画 2-8)
(2) 结型场效应三极管的工作原理根据结型场效应三极管的结构,因它没有绝缘层,只能工作在反偏的条件下,对于 N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区,P沟道的只能工作在正栅压区,否则将会出现栅流。现以 N沟道为例说明其工作原理。
① 栅源电压对沟道的控制作用当 VGS=0时,在漏、源之间加有一定电压时,在漏、源间将形成多子的漂移运动,产生漏极电流。
当 VGS< 0时,PN结反偏,形成耗尽层,漏、源间的沟道将变窄,ID将减小,VGS继续减小,沟道继续变窄,ID继续减小直至为 0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压 VGS称为夹断电压 VGS(off)。 这一过程如图
02.20所示。
图 02.20 VGS对沟道的控制作用
② 漏源电压对沟道的控制作用当 VDS增加到使 VGD=VGS-VDS=VGS(off)时,在紧靠漏极处出现预夹断,如图 02.21(b)所示。当 VDS继续增加,
漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管的十分相似,见图 02.15。
图 02.21 漏源电压对沟道的控制作用 ( 动画 2-9)
在栅极加上电压,且 VGS> VGS(off),若漏源电压 VDS
从零开始增加,则 VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从左至右呈楔形分布,
如图 02.21(a)所示。
(3)结型场效应三极管的特性曲线
JFET的特性曲线有两条,一是转移特性曲线,
二是输出特性曲线。它与 MOSFET的特性曲线基本相同,只不过 MOSFET的栅压可正、可负,而结型场效应三极管的栅压只能是 P沟道的为正或 N沟道的为负。 JFET的特性曲线如图 02.22所示。
(a) 漏极输出特性曲线 (b) 转移特性曲线图 02.22 N沟道结型场效应三极管的特性曲线动画( 2-6)