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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VGS0.栅极沟道间的PN结反偏,栅极电流iG0,栅极输入电阻很高(高达107W以上)。N沟道中的多子(电子)由S向D运动,形成漏极电流iD。iD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VGS对iD的控制作用以及VDS对iD的影响。栅源电压VGS对iD的控制作用当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。漏源电压VDS对iD的影响在栅源间加电压VGS0,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大,(如: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。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VP时,耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。当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对沟道的控制作用当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(或VGS(off))。对于N沟道的JFET,VP0。VDS对沟道的控制作用当VGS=0时,VDSID, G、D间PN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。当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。VGS和VDS同时作用时当VPVGS0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(或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。lJFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的,因此iG0,输入电阻很高。lJFET是电压控制电流器件,iD受vGS控制。l预夹断前iD与vDS呈近似线性关系;预夹断后,iD趋于饱和。
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