结型场效应管(JFET)的结构和工作原理

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——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。当沟道夹断时，对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P（或V GS(off) ）。对于N沟道的JFET，V P <0。

②V DS对沟道的控制作用

当V GS=0时，V DS→I D , 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V DS增加到使V GD=V P时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时V DS→夹断区延长→沟道电阻→I D基本不变。

③V GS和V DS同时作用时

当V P

综上分析可知

●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。

●JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此i G 0，输入电阻很高。

●JFET是电压控制电流器件，i D受v GS控制。

●预夹断前i D与v DS呈近似线性关系；预夹断后，i D趋于饱和。