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JFET的结构和工作原理

2015-6-17 09:02| 编辑:电工学习网| 查看: 112864| 评论: 0

1. JFET的结构和符号      

                   

               

            N沟道JFET                    P沟道JFET

2. 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——VGS< 0,在D-S间加一个正电压—— VDS>0.

栅极沟道间的PN结反偏,栅极电流iG»0,栅极输入电阻很高(高达107W以上)。

N沟道中的多子(电子)由SD运动,形成漏极电流iDiD的大小取决于VDS的大小和沟道电阻。改变VGS可改变沟道电阻,从而改变iD

           

    主要讨论VGSiD的控制作用以及VDSiD的影响。

①栅源电压VGSiD的控制作用

VGS0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,ID更小;直至沟道被耗尽层全部覆盖,沟道被夹断, ID0。这时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP

 

②漏源电压VDSiD的影响

在栅源间加电压VGS 0 ,漏源间加正电压VDS > 0。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为VGD=VGS-VDS,比源端耗尽层所受的反偏电压VGS,(:VGS=-2V, VDS =3V, VP=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为VGD=-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VDS对沟道的影响是不均匀的,使沟道呈楔形。

VDS增加到使VGD=VGS-VDS =VP 时,耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断

VDS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的载流子都拉至漏极,形成漏极电流ID。预夹断后ID基本不随VDS增大而变化。

 

 

 

 

 

 

 

 

        VGS对沟道的控制作用

   VGS0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,对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP VGS(off) )。对于N沟道的JFETVP <0

        VDS对沟道的控制作用

    VGS=0时,VDS­ ® ID ­, GDPN结的反向电压增加,使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从上至下呈楔形分布。

    VDS增加到使VGD=VP 时,在紧靠漏极处出现预夹断。此时VDS ­ ®夹断区延长®沟道电阻­®ID基本不变。

  VGSVDS同时作用时

   VP <VGS<0 时,导电沟道更容易夹断,对于同样的VDS ID的值比VGS=0时的值要小。在预夹断处, VGD=VGS-VDS =VP (VDS=VGS - VP).

 

                        

 

综上分析可知

l  沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电, 所以场效应管也称为单极型三极管

l  JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的,因此iG»0,输入电阻很高。

l  JFET是电压控制电流器件,iDvGS控制。

l  预夹断前iDvDS呈近似线性关系;预夹断后,iD趋于饱和。

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