结型场效应管的结构、工作原理

1.结构
下图中示出了N沟道结型场效应管的结构示意图以及它在电路中的符号。

在一块N型硅棒的两侧，利用合金法、扩散法与其他工艺做成掺杂程度比较高的P型区（用符号P+表示），则在P+型区和N型区的交界处将形成一个PN结，或称耗尽层。将两侧的P+型区连接在一起，引出一个电极，称为栅极（G），再在N型硅棒的一端引出源极（S），另一端引出漏极（D），见图（a）。如果在漏极和源极之间加上一个正向电压，即漏极接电源正端，源极接电源负端，则因为N型半导体中存在多数载流子电子，因而可以导电。这种场效应管的导电沟道是N型的，所以称为N沟道结型场效应管，其电路符合见图（b）。注意电路符号中，栅极上的箭头指向内部，即由P+区指向N区。

2. 工作原理

从结型场效应管的结构已经看出，在栅极和导电沟道之间存在一个PN结。假设在栅极和源极之间加上反向电压UGS，使PN结反向偏置，则可以通过改变UGS的大小来改变耗尽层的宽度。例如，当反向电压的值|UGS|变大时，耗尽层将变宽，于是导电沟道的宽度相应地减小，使沟道本身的电阻值增大，于是，漏极电流ID将减少。所以，通过改变UGS的大小，即可控制漏极电流ID的值。

由于导电沟道的半导体材料（例如N区）掺杂程度相对比较低，而栅极一边（例如P+区）的掺杂程度很高，因此当反向偏置电压值升高时，耗尽层总的宽度将随之增大。但交界面两侧耗尽层的宽度并不相等。因此，掺杂程度低的N型导电沟道中耗尽层的宽度比高掺杂的P+区栅极一侧耗尽层的宽度大得多。可以认为，当反向偏置电压增大时，耗尽层主要向着导电沟道一侧展宽。

改变栅极和源极之间的电压UGS，即可控制漏极电流ID。这种器件利用栅极和源极这宰的电压UGS平改变PN结中的电场，然后控制漏极电流ID,故称为场效应管。对于结型场效应管来说，总是在栅极和源极之间加一个反抽偏置电压，使PN结反向偏置，此时可以认为栅极基本上不取电流，因此，场效应管的输入电阻很高。