结型场效应管
结型场效应管p沟道的工作原理
结型场效应管p沟道的工作原理
摘要：
1.结型场效应管的简介
2.结型场效应管p 沟道的工作原理
3.结型场效应管p 沟道的应用
4.结型场效应管p 沟道的优缺点
正文：
结型场效应管是一种半导体器件，它利用多数载流子导电，故又称单极型半导体器件。
由于它仅有一个电极（基极），所以称为结型场效应管（junction,fet）。
场效应管的结构包括源极、漏极和栅极三部分。
源极是工作电流的来源；漏级为输入端；栅级为输出端，栅压的大小取决于输入电压的大小，通常由外加电压控制其通断状态。
结型场效应管p 沟道的工作原理主要是通过空穴的移动形成电流。
在p 沟道中，空穴是多数载流子，当栅极施加正向电压时，空穴被吸引到栅极附近，形成导电通道。
此时，源极的空穴流向漏极，形成电流。
当栅极电压为负时，空穴被排斥，导电通道消失，电流停止流动。
结型场效应管p 沟道广泛应用于放大电路、开关电路和振荡电路等。
例如，在放大电路中，结型场效应管可以作为放大元件，将输入信号的幅度放大；在开关电路中，结型场效应管可以作为开关元件，实现电路的通断；在振荡电路中，结型场效应管可以作为振荡元件，产生稳定的振荡信号。
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——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。
结型场效应管
P
O
VGS /V
若| VUS | 阻挡层宽度 耗尽层中负离子数
因VGS不变（G极正电荷量不变） 表面层中电子数 ID
根据衬底电压对ID的控制作用，又称U极为背栅极。
P沟道EMOS管
+VDS -
S +VGS- G
D
U
N+
P+
P+
D ID
U G
N
S
N沟道EMOS管与P沟道EMOS管工作原理相似。 不同之处：电路符号中的箭头方向相反。
VDS /V
转移特性曲线中,ID =0 时对应的VGS值,即开启电 压VGS（th） 。
衬底效应
集成电路中，许多MOS管做在同一衬底上，为保证U与S、D
之间PN结反偏，衬底应接电路最低电位（N沟道）或最高电
位（P沟道）。
- VD+S
U -VU+S S -VG+S G
D
P+
N+
N+
ID/mA VUS = 0
3.1 MOS场效应管
MOSFET
增强型（EMOS） N沟道（NMOS） P沟道（PMOS） N沟道（NMOS）
耗尽型（DMOS） P沟道（PMOS）
N沟道MOS管与P沟道MOS管工作原理相似，不 同之处仅在于它们形成电流的载流子性质不同，因 此导致加在各极上的电压极性相反。
3.1.1 增强型MOS场效应管
➢ NEMOS管输出特性曲线
非饱和区
ID/mA
沟道预夹断前对应的工作区。
VDS = VGS –VGS(th)
条件： VGS > VGS(th) V DS < VGS–VGS(th)
结型场效应管
晶体管工作在放大区时，输入回路 PN 结正偏，输入阻抗小， 且是一个电流控制的有源器件。
场效应管也是一种具有 PN 结的正向受控作用的有源器件， 它是利用电场效应来控制输出电流的大小，其输入端 PN 结一 般工作于反偏状态或绝缘状态。输入电阻很高。
场效应管根据结型场效应管 (JFET) 输入阻抗
沟道电阻 ID基本不变
4.1结型 场效应管
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iG0，输入电阻很高。 • JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。 P沟道JFET工作时，其电源极性与N沟道JFET 的电源极性相反。
4.1结型 场效应管
二、 JFET的特性曲线及参数
iD f ( vGS ) vD Sconst.
1. 转移特性
VP
vGS 2 iD I DSS (1 ) VP
(VP vGS 0)
2. 输出特性
iD f ( vDS ) vGSconst.
4.1结型 场效应管
输出特性
输出特性曲线表达以UGS为参变 量时iD与uDS的关系。根据特性曲线 的各部分特征,分为四个区域： 1)饱和区 饱和区区相当于双极型晶体管
的放大区。其主要特征为： uGS对iD的控制能力很强 ，uDS的变化对iD影响很小。 2）可变电阻区 与双极型晶体管不同，在JFET中，栅源电压uGS对iD上升的斜 率影响较大，随着|UGS|增大，曲线斜率变小，说明JFET的输出电 阻变大。 3） 截止区 当|UGS|>|UP|时，沟道被全部夹断，iD=0，故此区为截止区。
结型场效应管
结型场效应管结型场效应晶体管（JunctionField—EffectTransistor，JFET）JFET是在同一块N形半导体上制作两个高掺杂的P区，并将它们连接在一起，所引出的电极称为栅极g，N型半导体两端分别引出两个电极，分别称为漏极d，源极s。
结型场效应晶体管是一种具有放大功能的三端有源器件,是单极场效应管中最简单的一种,它可以分N沟道或者P沟道两种。
目录器件特点工作特性基本概念器件特点JFET的特点是：①是电压掌控器件，则不需要大的信号功率。
②是多数载流子导电的器件，是所谓单极晶体管，则无少子存储与扩散问题，速度高，噪音系数低；而且漏极电流Ids的温度关系决议于载流子迁移率的温度关系，则电流具有负的温度系数，器件具有自我保护的功能。
③输入端是反偏的p—n结,则输入阻抗大,便于匹配。
④输出阻抗也很大,呈现为恒流源，这与BJT大致相同。
⑤JFET一般是耗尽型的，但若采纳高阻衬底,也可得到加强型JFET（加强型JFET在高速、低功耗电路中很有应用价值）；但是一般只有短沟道的JFET才是能很好工作的加强型器件。
实际上，静电感应晶体管也就是一种短沟道的JFET。
⑥沟道是处在半导体内部，则沟道中的载流子不受半导体表面的影响，因此迁移率较高、噪声较低。
工作特性对于耗尽型的JFET，在平衡时（不加电压）时，沟道电阻最小；电压Vds和Vgs都可更改栅p—n结势垒的宽度，并因此更改沟道的长度和厚度（栅极电压使沟道厚度均匀变化，源漏电压使沟道厚度不均匀变化），使沟道电阻变化，从而导致Ids变化，以实现对输入信号的放大。
当Vds较低时，JFET的沟道呈现为电阻特性，是所谓电阻工作区，这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升，但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大；进一步增大Vds时，沟道即首先在漏极一端被夹断，则漏极电流达到而饱和（饱和电流搜大小决议于没有被夹断的沟道的电阻），这就是JFET的饱和放大区，这时JFET呈现为一个恒流源。
什么是结型场效应管
什么是结型场效应管场效应管是通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。
它不仅具有双极型三极管的体积小,重量轻,耗电少,寿命长等优点,而且还具有输入电阻高,热稳定性好,抗辐射能力强,噪声低,制造工艺简单,便于集成等特点.因而,在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用.根据结构和工作原理不同,场效应管可分为两大类: 结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。
在两个高掺杂的P区中间，夹着一层低掺杂的N区（N区一般做得很薄），形成了两个PN结。
在N区的两端各做一个欧姆接触电极，在两个P区上也做上欧姆电极，并把这两个P 区连起来，就构成了一个场效应管。
从N型区引出的两个电极分别为源极S和漏极D，从两个P区引出的电极叫栅极G，很薄的N区称为导电沟道。
结型场效应管分类：N沟道和P沟道两种。
如下图所示为N沟道管的结构和符号。
如右图所示为N沟道结型场效应管的结构示意图。
N沟道结型场效应管正常工作时，在漏-源之间加正向电压，形成漏极电流。
<0，耗尽层承受反向电压，既保证栅-源之间内阻很高，又实现对沟道电流的控制。
★=0时，对导电沟道的控制作用，如下图所示。
◆=0时，=0，耗尽层很窄，导电沟道很宽。
◆│增大时，耗尽层加宽，沟道变窄，沟道电阻增大。
◆│增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消失，沟道电阻趋于无穷大，称此时的值为夹断电压。
★为~0中某一固定值时，对漏极电流的影响▲=0，由所确定的一定宽的导电沟道，但由于d-s间电压为零，多子不会产生定向移动，=0。
▲>0，有电流从漏极流向源极，从而使沟道各点与栅极间的电压不再相等，沿沟道从源极到漏极逐渐增大，造成靠近漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽。
如下图（a）所示。
▲从零逐渐增大时，=- 逐渐减小，靠近漏极一边的导电沟道随之变窄。
电流随线性增大。
▲增大，使=，漏极一边耗尽层出现夹断区，称=为预夹断。
▲继续增大，<，夹断区加长。
结型场效应管
结型场效应管结型场效应管（JFET）是一种常用的场效应管。
它是由一对PN结构组成的，可以分为N型JFET和P型JFET两种类型。
JFET通常用作信号放大器或开关，具有高输入阻抗和低输出电阻等优点，在电子设备中得到广泛应用。
结构和工作原理JFET的结构包括了沟道和栅极，通常由半导体材料构成。
当增加栅极电压时，栅极和沟道之间的势垒宽度会发生变化，从而调节沟道中的载流子数量。
当栅极电压增加时，势垒减小，使得沟道中的载流子数量增加，从而增大导通电流；相反，当栅极电压减小时，势垒增加，导致导通电流减小。
因此，通过调节栅极电压，可以实现对JFET的控制。
N型JFETN型JFET的沟道是由N型半导体材料构成，栅极电压使沟道中的电荷密度发生变化。
当栅极与源极之间的电压为负值时，JFET处于截止状态，沟道截断，导通电流几乎为零；当栅极与源极之间的电压为正值时，JFET处于放大状态，沟道导通，导通电流增加。
P型JFETP型JFET的沟道是由P型半导体材料构成，与N型JFET相反，当栅极与源极之间的电压为负值时，P型JFET处于放大状态，沟道导通；当栅极与源极之间的电压为正值时，P型JFET处于截止状态，导通电流几乎为零。
应用领域JFET广泛应用于各种电子设备中，例如放大器、滤波器、振荡器和电压控制器等。
由于JFET具有高输入电阻和低输出电阻的特性，适合用作信号放大器。
此外，JFET还可以作为电子开关，用于控制电路的通断或信号的调节。
结型场效应管是一种重要的场效应管，在电子技术领域具有重要的应用价值。
通过对JFET的结构和工作原理进行深入了解，可以更好地应用它在电子设备中，实现各种功能的设计和控制。
结型场效应管
(a)(b)(c)图XX_01如图XX_01(a)所示，在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P型区（用P+表示），就形成两个不对称的P+N结。
把两个P+区并联在一起，引出一个电极，称为栅极（g），在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极（s）和漏极（d）。
它们分别与三极管的基极（b）、发射极（e）和集电极（c）相对应。
夹在两个P+N结中间的N区是电流的通道，称为导电沟道（简称沟道）。
这种结构的管子称为N沟道结型场效应管，它在电路中用图XX_01(b)所示的符号表示，栅极上的箭头表示栅、源极间P+N结正向偏置时，栅极电流的方向（由P区指向N区）。
实际的JFET结构和制造工艺比上述复杂。
N沟道JFET的剖面图如图XX_01(c)所示。
图中衬底和中间顶部都是P+型半导体，它们连接在一起（图中未画出）作为栅极g。
分别与源极s和漏极d相连的N+区，是通过光刻和扩散等工艺来完成的隐埋层，其作用是为源极s、漏极d提供低阻通路。
三个电极s、g、d分别由不同的铝接触层引出。
图XX_02(a)(b)如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟道的结型场效应管。
图XX_02给出了这种管子的结构示意图和它在电路中的代表符号。
由结型场效应管代表符号中栅极上的箭头方向，可以确认沟道的类型。
N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，现以N沟道结型场效应管为例，分析其工作原理。
图XX_01N沟道结型场效应管工作时，也需要外加如图XX_01所示的偏置电压，即在栅极与源极间加一负电压(v GS＜0)，使栅、源极间的P+N结反偏，栅极电流i G≈0，场效应管呈现很高的输入电阻(高达108 左右)。
在漏极与源极间加一正电压(v DS＞0)，使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动，形成漏极电流i D。
i D的大小主要受栅源电压v GS控制，同时也受漏源电压v DS的影响。
结型场效应管p沟道的工作原理
结型场效应管p沟道的工作原理结型场效应管（p沟道）是一种常见的电子器件，具有重要的工作原理和应用。
在本文中，我们将详细讨论结型场效应管（p沟道）的工作原理，并探索其在电子领域的广泛应用。
1. 介绍和背景知识结型场效应管（p沟道）是一种半导体器件，由掺杂有正电荷的p型材料和负电荷的n型材料组成。
它属于一类双极性器件，既可以用作放大器，也可以用作开关。
2. 结型场效应管（p沟道）的结构结型场效应管（p沟道）的结构包括栅极、漏极和源极。
栅极与漏极之间通过氧化层隔开，形成一个电容。
当施加在栅极和源极之间的电压改变时，场效应管的导电性也会发生变化。
3. 工作原理在结型场效应管（p沟道）正常工作时，当施加一个正电压到栅极上时，栅极与源极之间的电势差增大。
这将产生一个电场，使得p型材料中的电子被吸引到栅极接近的地方，从而形成一个导电通道。
这个导电通道使得电流能够流经源极和漏极之间。
4. 控制电流结型场效应管（p沟道）的工作原理是通过改变栅极与源极之间的电压来控制漏极和源极之间的电流。
当栅极和源极之间的电压较低时，导电通道的电阻较高，电流几乎不会流过。
然而，当栅极和源极之间的电压增加时，电阻减小，电流开始流过。
5. 优点和应用结型场效应管（p沟道）具有许多优点。
它具有高输入阻抗和低输出阻抗，能够在低功率条件下工作，从而减少能量消耗。
它还具有较小的尺寸和重量，适合集成电路的应用。
结型场效应管（p沟道）在电子领域有广泛的应用。
它可以用作放大器，将小信号放大到较大的信号，用于音频放大器和无线电传输。
它还可以用作数字开关，将输入信号转换为高电平和低电平，用于计算机和通信系统。
总结与回顾：结型场效应管（p沟道）是一种常见的电子器件，其工作原理基于通过改变栅极与源极之间的电压来控制电流。
它具有高输入阻抗、低输出阻抗和能耗低的特点，适用于放大器和开关应用。
这种器件在音频放大器、无线电传输、计算机和通信系统等领域得到广泛应用。
什么是结型场效应管
什么是结型场效应管场效应管是通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。
它不仅具有双极型三极管的体积小，重量轻，耗电少，寿命长等优点，而且还具有输入电阻高,热稳定性好，抗辐射能力强，噪声低，制造工艺简单，便于集成等特点•因而,在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用•根据结构和工作原理不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）。
在两个高掺杂的P区中间，夹着一层低掺杂的N区（N区一般做得很薄），形成了两个PN结。
在N 区的两端各做一个欧姆接触电极，在两个P区上也做上欧姆电极，并把这两个P区连起来，就构成了一个场效应管。
从N型区引出的两个电极分别为源极S和漏极D,从两个P区引出的电极叫栅极G,很薄的N区称为导电沟道。
结型场效应管分类：N沟道和P沟道两种。
如下图所示为N沟道管的结构和符号。
结型场效应管的结构和符号如右图所示为N沟道结型场效应管的结构示意图。
N沟道结型场效应管正常工作时，在漏-源之间加正向电压%，形成漏极电流。
卒<0,耗尽层承受反向电压，既保证栅-源之间内阻很高，又实现%对沟道电流的控制。
★=0时，% 对导电沟道的控制作用，如下图所示。
♦"二.1 =0时，“二=0,耗尽层很窄，导电沟道很宽。
他）结初N沟道管FW道管（b）«号♦"U I增大时，耗尽层加宽，沟道变窄，沟道电阻增大。
♦"U I增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消失，沟道电阻趋于无穷大，称此时"上的值为夹断电压■■1J1。
励尸0时Lte时导电沟道的控制作用★叫芒为%如~0中某一固定值时，仏对漏极电流5的影响▲氏=0,由％所确定的一定宽的导电沟道，但由于d-s间电压为零，多子不会产生定向移动，山=0。
▲^氏>0,有电流从漏极流向源极，从而使沟道各点与栅极间的电压不再相等，沿沟道从源极到漏极逐渐增大，造成靠近漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽。
结型场效应管
场效应管场效应管(Field Effect Transistor,缩写FET)，是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。
工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件一、结型场效应管(Junction Field Effect Transistor ，JFET)1、结构与符号主要以N 沟道为例说明。
在同一块N 型半导体上制作两个高掺杂的P 区。
并将它们连在一起，所引出的电极叫栅极g (gate)，N 型半导体的两端分别引出两个电极，一个称为漏极d (drain)，一个称为源极s (source)。
P 区和N 区的交界面形成耗尽层，漏极和源极间的非耗尽层区域称为导电沟道。
2、结型场效应管的工作原理(1) 栅 - 源 电压对沟道的控制作用在栅源间加负电压GS U ， 令DS U =0.① 当GS U =0时，为平衡PN 结，耗尽层最窄，导电沟道最宽；② 当│GS U │↑时，PN 结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。
③ 当│GS U │↑到一定值时 ，沟道会完全合拢。
沟道电阻无穷大，称此时GS U 的值为夹断电压)(off GS U 。
(2) (当GS U 为)(off GS U ~0中某一个固定值时) 漏 - 源 电压DS U 对沟道的控制作用 ① 当GS U 为)(off GS U ~0中某一个固定值时,若DS U=0时，则虽然存在由GS U 所确定的一定宽度的导电，但由于d-s 间电压为零，多子不会产生定向移动，因而漏极电流D i =0。
② DS U ↑→D i ↑→靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。
注：DS U 的存在，使得漏极附近的电位高，而源极附近的电位低，即沿N 型导电沟道从漏极到源极形成一定的电位梯度，这样靠近漏极附近的PN 结所加的反向偏置电压大，耗尽层宽；靠近源极附近的PN 结反偏电压小，耗尽层窄，导电沟道成为一个楔形③ 因为 栅 - 源 电压GD U =GS U-DS U ，所以当DS U 从零逐渐增大时，GD U 逐渐减小，靠近漏极一边的导电沟道必将随之变窄。
三极管_与结型场效应管__概述及解释说明
三极管与结型场效应管概述及解释说明1. 引言1.1 概述三极管和结型场效应管是现代电子技术中最常用的两种电子元件。
它们在电子设备中扮演着重要的角色，起到放大、开关和调节电流等功能。
本文将对三极管和结型场效应管进行概述，并比较它们之间的区别和应用范围。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、三极管的概述、结型场效应管的概述、三极管与结型场效应管之间的比较以及结论和总结。
在接下来的内容中，我们将详细介绍这些内容以帮助读者更好地理解三极管和结型场效应管。
1.3 目的本文旨在全面介绍三极管和结型场效应管的原理、特点和应用，并通过比较它们之间的差异来帮助读者了解如何选择合适的元件来满足特定的需求。
此外，本文还会展望未来这两种元件在电子领域中可能存在的发展趋势和研究方向。
通过阅读本文，读者将能够对三极管和结型场效应管有更深入的认识，以在实际应用中做出明智的选择和决策。
2. 三极管的概述:2.1 原理及特点:三极管是一种电子器件，由PNP或NPN型晶体管构成。
它的基本原理是通过不同控制信号的变化来改变电流和电压的放大作用。
三极管具有增益高、工作稳定等特点，被广泛应用于放大、开关以及时钟电路等领域。
2.2 三极管的分类:根据结构和工作原理，三极管可分为常规PNP和NPN型三极管、功率三极管以及场效应晶体管。
常规PNP和NPN型三极管中，PNP型在基区加正电压时控制主流进入集电区，而NPN型则是通过负电压控制主流。
功率三极管通常用于高频放大器、发射机及功率放大器等需要处理较大功率信号的场合。
场效应晶体管是另一类重要的三极管类型, 它根据结构和工作原理分为增强型场效应晶体管（n-channel MOSFET）和耗尽型场效应晶体管（p-channel MOSFET）两种。
2.3 三极管的应用:由于其高度可控性和放大能力，在电子领域中广泛应用。
三极管可作为放大器使用，将弱信号放大到足够的大小以便驱动其他元件。
此外，它们还常用于开关电路中，通过控制输入信号来控制输出电流的通断。
结型场效应管
结型场效应管场效应管场效应管（FjeldEffect Transistor简称FET ）是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件，故因此而得名。
场效应管是一种电压控制器件，只依靠一种载流子参与导电，故又称为单极型晶体管。
与双极型晶体三极管相比，它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、制造工艺简单和便于集成化等优点。
场效应管有两大类，结型场效应管JFET和绝缘栅型场效应管IGFET，后者性能更为优越，发展迅速，应用广泛。
图Z0121 为场效应管的类型及图形、符号。
一、结构与分类图Z0122为N沟道结型场效应管结构示意图和它的图形、符号。
它是在同一块N型硅片的两侧分别制作掺杂浓度较高的P型区（用P+表示），形成两个对称的PN结，将两个P区的引出线连在一起作为一个电极，称为栅极（g），在N型硅片两端各引出一个电极，分别称为源极（s）和漏极（d）。
在形成PN结过程中，由于P+区是重掺杂区，所以N一区侧的空间电荷层宽度远大二、工作原理N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，只是偏置电压的极性和载流子的类型不同而已。
下面以N沟道结型场效应管为例来分析其工作原理。
电路如图Z0123所示。
由于栅源间加反向电压，所以两侧PN结均处于反向偏置，栅源电流几乎为零。
漏源之间加正向电压使N型半导体中的多数载流子-电子由源极出发，经过沟道到达漏极形成漏极电流I D。
1．栅源电压U GS对导电沟道的影响（设U DS＝0）在图Z0123所示电路中，U GS＜0，两个PN结处于反向偏置，耗尽层有一定宽度，I D=0。
若|U GS| 增大，耗尽层变宽，沟道被压缩，截面积减小，沟道电阻增大；若|U GS| 减小，耗尽层变窄，沟道变宽，电阻减小。
这表明U GS控制着漏源之间的导电沟道。
当U GS负值增加到某一数值V P时，两边耗尽层合拢，整个沟道被耗尽层完全夹断。
（V P称为夹断电压）此时，漏源之间的电阻趋于无穷大。
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——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。
结型场效应管的工作原理
结型场效应管的工作原理
结型场效应管的工作原理是通过改变栅极电压来控制源极到漏极的电流流动。
该管的结构包括源极、漏极和栅极，其中栅极之间的硅层中夹有p型或n型层。
当栅极电压为零时，源极和漏极之间形成一个p-n结，阻止电
流的流动。
当栅极电压上升时，通过栅极和硅层之间的电场，可形成一个导电通道，允许电流从源极到漏极流动。
具体来说，当栅极电压为零时，栅极下的p-n结处于正向偏置，形成一个正向耗尽层，从而阻碍电荷载流子的流动。
而当栅极电压升高时，负电荷积聚在栅极和硅层之间，并通过电场效应吸引正电荷载流子（如电子）向栅极方向移动，从而导致p-n结处的正向耗尽层变窄。
随着栅极电压的进一步升高，正向耗尽层将会完全消失，形成连续的导电通道，电流从源极到漏极流动，并且电流的大小与栅极电压成正比。
因此，通过控制栅极电压，可以精确地控制结型场效应管的源极到漏极的电流流动，从而实现信号放大、开关和调制等不同的电路应用。
结型场效应管工作原理
结型场效应管工作原理
结型场效应管（JFET）工作原理是通过调节栅极电压来控制
源极和漏极之间的电流流动。
JFET有两种类型：P型JFET和
N型JFET。
对于N型JFET，它由三个掺杂浓度不同的硅层构成，即中间
的P型层夹在两个N型层之间。
源极为N型，漏极为N型，
中间的P型层就是栅极。
当在源极和漏极之间施加一个正向
电压时，形成的电场，会将两个N型层之间的P型层挤压窄，从而形成一个N沟道。
电荷载流子在N沟道内流动，形成了
漏极电流。
在这种情况下，栅极电势低于源极电势，从而导致
P型层与N型层之间的PN结反偏。
当在栅极电势低于源极电
势时，流经N沟道的电流减小，从而形成了一种电流控制的
器件。
对于P型JFET，其工作原理与N型JFET相似，但有所不同。
P型JFET由两个掺杂浓度不同的硅层构成，即中间的N型层
夹在两个P型层之间。
源极是P型，漏极也是P型，中间的N 型层就是栅极。
当在源极和漏极之间施加一个负向电压时，形成的电场，会将两个P型层之间的N型层挤压窄，从而形成
一个P沟道。
电荷载流子在P沟道内流动，形成了漏极电流。
在这种情况下，栅极电势高于源极电势，从而导致N型层与P 型层之间的PN结反偏。
当在栅极电势高于源极电势时，流经
P沟道的电流减小，从而形成了一种电流控制的器件。
总的来说，JFET的工作原理是根据栅极与源极电势之间的关
系来控制载流子的流动，从而实现对电流的控制。
结型场效应管的应用
结型场效应管的应用结型场效应管啊，就像是电子电路里的魔法小精灵。
你看它小小的身材，却有着大大的能量。
在音频放大电路里，它就像是一个超级歌手的扩音器。
普通的声音信号进去，经过它的“魔法加持”，就像小老鼠瞬间变成了大老虎一样，那音频信号被放大得超级响亮。
就好比你原本小声嘀咕的一句话，被这个小管子一下子变成了在山谷里回荡的大喊，把那些微弱的声音细节都给完美地展现出来，让音乐听起来更加震撼，就像在你的耳边开了一场盛大的音乐会。
在模拟开关电路中，它就像一个超级灵活的交通警察。
电流信号就像是马路上的车辆，它可以轻松地指挥这些“车辆”，什么时候让它们通过，什么时候把路给堵住。
而且这个“警察”还特别聪明，不会乱指挥，就像有着最精准的判断力，确保电路的运行就像交通高峰期的城市道路一样井然有序。
它还像是电子设备里的减肥教练呢。
在一些电路里，它能有效地控制电流，就像减肥教练控制你的饮食一样精准。
它会把多余的电流“脂肪”减掉，让电路以最健康、最节能的状态运行。
这可不像那些贪吃的电路元件，总是无节制地消耗电流，它就像是电路里的一股清流，让整个设备都能保持良好的“身材”，不会因为过度消耗电能而变得臃肿不堪。
在射频电路中，结型场效应管又像是一个超级灵敏的雷达探测器。
那些微弱的射频信号就像远方飘来的一丝丝蛛丝马迹，它能敏锐地捕捉到，然后把这些信号处理得妥妥当当。
就好比雷达探测到一个极小的飞行物，它能把这个飞行物的各种信息都清晰地呈现出来，让整个射频电路的工作就像一个超级间谍在执行秘密任务一样精准高效。
在信号调制电路里，它像是一个神奇的魔术师。
把输入的信号变来变去，一会儿把信号的幅度变成自己想要的样子，就像把一个小盒子瞬间变成了一个大箱子；一会儿又改变信号的频率，就像把一首慢歌变成了快歌，而且还不会把信号变得乱七八糟，总是能按照设计的要求把信号调制得恰到好处，就像一个技艺高超的厨师，能把食材做成各种美味佳肴。
这个小小的结型场效应管啊，虽然在电子世界里看起来毫不起眼，但它的作用就像一颗小小的螺丝钉对于整个机器一样重要。
结型场效应管的工作原理
结型场效应管的工作原理
结型场效应管（MOSFET）是一种电子器件，它的功能是在电路中控制电流的流动。
它可用于控制电路的开关，也可用于控制电路的灵敏度。
它的工作原理是通过对电子结构进行控制，从而控制电子结构内部的电场，从而改变晶体管的电子结构，从而改变电子结构内部的电流。
MOSFET的结构由一个基极、两个源极和一个漏极组成。
其中，基极的作用是用来控制电流流动的，源极和漏极的作用是用来连接电路的。
MOSFET的工作原理是，当外界施加一个电压时，会使基极和源极之间的垂直电场发生变化，这就会导致MOS结构内部的电场发生变化，从而改变晶体管内部电子结构，从而改变晶体管内部的电流。
MOSFET的工作原理在很多电子设备中都得到了广泛应用，它具有低功耗、高灵敏度、低噪声等优势。
另外，MOSFET也可以用于控制电路的开关，因为它具有很高的开关速度，这也使它在很多领域得到了广泛应用。
总之，结型场效应管（MOSFET）的工作原理是通过控制电子结构来控制电子结构内部的电场，从而改变晶体管的电子结构，从而改变晶体管内部的电流。
MOSFET具有低功耗、高灵敏度、低噪声等优势，因此它已经被广泛应用于各种电子设备中。
结型场效应管的工作原理
结型场效应管的工作原理
结型场效应管是一种可以控制电子流的电子器件，它是由一个材料构成的，具有独特的电学特性。
它的基本结构由三个主要部件组成，包括源极、漏极和栅极。
它们之间形成一个封闭的闭合环路，由于此环路可以控制电子流，因此结型场效应管也被称为控制管。
当一个电压施加于结型场效应管的栅极时，它会产生一个叫做栅极电流的电流，这个电流会产生一个磁场，这个磁场的强度取决于施加的电压的大小。
栅极电流通过漏极时，它会在漏极附近产生一个反向的磁场，这个磁场的强度也取决于施加的电压的大小。
当这两个磁场的强度与施加的电压的大小相等时，就会形成一个稳定的环境，这就是结型场效应管的工作原理。
这种稳定的环境可以控制电子流，从而控制电路中其他器件的工作。
结型场效应管可以应用于各种电路中，比如放大电路、滤波电路、可调网络电路等，它们都可以使用结型场效应管来控制电子流。
在电路中，只要调节电压的大小，就可以控制电子流的大小，从而控制电路中各个器件的工作。
结型场效应管具有良好的稳定性，它能够更好地控制电子流，使得电路更加安全可靠。
结型场效应管可以用在各种电子电路中，具有广泛的应用前景。
结型场效应管p沟道的工作原理
结型场效应管p沟道的工作原理摘要：I.结型场效应管简介A.结型场效应管的定义B.结型场效应管的分类C.结型场效应管的特性参数II.P 沟道结型场效应管的工作原理A.结构组成B.工作原理1.栅极电压对沟道的影响2.源漏电流的产生3.导通与截止III.P 沟道结型场效应管的应用领域A.电子器件B.半导体器件C.集成电路正文：结型场效应管（Junction Field Effect Transistor, JFET）是一种利用半导体材料的电子运动方式来控制电流的半导体器件。
它具有高输入电阻、低噪声和低功耗等特点，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
结型场效应管有N 沟道和P 沟道两种类型，其中P 沟道结型场效应管在实际应用中更为常见。
P 沟道结型场效应管的工作原理是利用栅极电压来调整沟道的导电状态，从而控制源漏电流。
当栅极电压施加正向电压时，栅极与源极之间的绝缘层中的电子将被吸引到源极，形成一个由源极指向栅极的电场。
这个电场会使得P 沟道中的空穴受到排斥，从而减少源漏电流。
反之，当栅极电压施加负向电压时，形成的电场会使得空穴被吸引到P 沟道中，增加源漏电流。
在实际应用中，P 沟道结型场效应管广泛应用于电压放大器、振荡器、信号处理器等电子设备和电路中。
由于P 沟道结型场效应管具有较高的输入电阻和较低的噪声，它可以有效地放大和处理信号，从而保证电子设备的稳定性和可靠性。
此外，P 沟道结型场效应管还具有较小的体积和较低的功耗，这使得它在便携式电子设备和节能电子设备中具有广泛的应用前景。
总之，P 沟道结型场效应管的工作原理以及其特性使得它在电子设备和电路中具有广泛的应用。
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4.1结型 结型 场效应管
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， 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。 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 JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的， 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的 输入电阻很高。 此iG≈0，输入电阻很高。 • JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 JFET是电压控制电流器件， 是电压控制电流器件 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， 呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。 趋于饱和。
场效应管根据结构不同分为两大类： 场效应管根据结构不同分为两大类 ：
结型场效应管 (JFET) 输 入阻抗 10
6
~ 10 9 Ω
12
绝缘栅场效应管 (IGFET)
输入阻抗 10
~ 1014 Ω
中又有多种类型， 在 IGFET 中又有多种类型，目前应用最广泛的是以二氧 为绝缘层的场效应管，称为金属－氧化物－ 化硅 Si O2 为绝缘层的场效应管，称为金属－氧化物－半导体场 效应管(MOSFET,Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) 。 效应管
结的正向受控作用的有源器件， 场效应管也是一种具有 PN 结的正向受控作用的有源器件， 它是利用电场效应来控制输出电流的大小 利用电场效应来控制输出电流的大小， 它是利用电场效应来控制输出电流的大小，其输入端 PN 结一 般工作于反偏状态或绝缘状态。输入电阻很高。 般工作于反偏状态或绝缘状态。输入电阻很高。
4 场效应管放大电路
4.1 结型场效应管 4.2 金属 氧化物 半导体场效应管 金属-氧化物 氧化物-半导体场效应管 4.3 场效应管放大电路 4.4 各种放大器件电路性能比较
4.1结型 结型 场效应管
4 场效应管放大电路
晶体管工作在放大区时， 结正偏，输入阻抗小， 晶体管工作在放大区时，输入回路 PN 结正偏，输入阻抗小， 且是一个电流控制的有源器件。 且是一个电流控制的有源器件。
（1）结构： 结构：
N沟道增强型 沟道增强型MOS场效应管的结构示意图及符号 沟道增强型 场效应管的结构示意图及符号
4.2 MOSFET
1. N沟道增强型 沟道增强型MOSFET结构与工作原理 沟道增强型 结构与工作原理
（2）工作原理： 工作原理： 增强型NMOS管在 GS=0时,两 管在u 增强型 管在 时两 个重掺杂的N+源区和漏区之间被 源区和漏区之间被P 个重掺杂的 源区和漏区之间被 型衬底所隔开,就好像两个背向连 型衬底所隔开 就好像两个背向连 接的二极管。这时不论漏极、 接的二极管。这时不论漏极、源极 间加何种极性电压,总有一个 总有一个PN结 间加何种极性电压 总有一个 结 处于反向偏置,所以漏极 所以漏极、 处于反向偏置 所以漏极、源极之 间只有很小的反向电流通过,可以 间只有很小的反向电流通过 可以 认为增强型NMOS管处于关断状态 认为增强型 管处于关断状态 UGS＞UT时形成导电沟道
4.2 MOSFET
沟道耗尽型MOSFET结构与工作原理 1. N沟道耗尽型 沟道耗尽型 结构与工作原理
由于u =0时就存在原始沟道 所以只要此时u >0， 时就存在原始沟道， 由于 GS=0时就存在原始沟道，所以只要此时 DS>0，
（2）工作原理： 工作原理：
就有漏极电流。如果 >0,指向衬底的电场加强 指向衬底的电场加强， 就有漏极电流。如果uGS >0,指向衬底的电场加强，沟道 变宽，漏极电流 将会增大。反之， <0， 变宽，漏极电流iD将会增大。反之，若uGS <0，则栅压产 生的电场与正离子产生的自建电场方向相反，总电场减弱， 生的电场与正离子产生的自建电场方向相反，总电场减弱， 沟道变窄，沟道电阻变大， 减小。 继续变负， 沟道变窄，沟道电阻变大， iD减小。当uGS继续变负，等 于某一阈值电压时，沟道将全部消失， =0， 于某一阈值电压时，沟道将全部消失， iD =0，管子进入 截止状态。 截止状态。
输出特性
输出特性曲线表达以U 输出特性曲线表达以 GS为参变 量时i 的关系。 量时 D与uDS的关系。根据特性曲线 的各部分特征,分为四个区域： 的各部分特征 分为四个区域： 分为四个区域 1)恒流区 恒流区 恒流区相当于双极型晶体管的 放大区。其主要特征为： 放大区。其主要特征为： uGS对iD的控制能力很强 ，uDS的变化对 D影响很小。 的变化对i 影响很小。 2）可变电阻区 ） 与双极型晶体管不同， 与双极型晶体管不同，在JFET中，栅源电压 GS对iD上升的斜 中 栅源电压u 率影响较大，随着|U 增大 曲线斜率变小，说明JFET的输出电 增大， 率影响较大，随着 GS|增大，曲线斜率变小，说明 的输出电 阻变大。 阻变大。 3） 截止区 ） 当|UGS|>|UP|时，沟道被全部夹断，iD=0，故此区为截止区。 时 沟道被全部夹断， ，故此区为截止区。 若利用JFET作为开关，则工作在截止区，即相当于开关打开。 作为开关，则工作在截止区，即相当于开关打开。 若利用 作为开关 4）击穿区 ） 随着u 增大，靠近漏区的PN结反偏电压 结反偏电压u 也随之增大。 随着 DS增大，靠近漏区的 结反偏电压 DG也随之增大。
当VGS＜0时 时 PN结反偏 → 耗尽层加厚 结反偏 沟道变窄。 → 沟道变窄。 VGS继续减小，沟道 继续减小， 继续变窄 当沟道夹断时， 当沟道夹断时，对应 的栅源电压V 称为夹断 的栅源电压 GS称为夹断 电压V JFET，VP <0。 沟道的 ， 。
4.1结型 结型 场效应管
3. 主要参数
夹断电压V 或 ① 夹断电压 P (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的 GS值 。 ： 漏极电流约为零时的V 饱和漏极电流I 时对应的漏极电流。 ② 饱和漏极电流 DSS： VGS=0时对应的漏极电流。 时对应的漏极电流 ③ 低频跨导gm： 低频跨导反映了 GS对iD的控制作用。gm 低频跨导 低频跨导反映了v 的控制作用。 可以在转移特性曲线上求得，单位是 毫西门子)。 可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子 。 毫西门子 ∂iD gm = V ∂vGS DS 或
4.1结型 结型 场效应管
2.工作原理 工作原理
沟道JFET为例） 为例） （以N沟道 沟道 为例
③ VGS和VDS同时作用时 ② VDS对沟道的控制作用
当VGS=0时， DS↑ → ID ↑ 时V G、 <0 时， 导电沟 间 结的反向电 当VP <V、D间PN结的反向电 GS 压增加， 压增加，使靠近漏极处的 道更容易夹断， 道更容易夹断， 对于同样 耗尽层加宽，沟道变窄， 耗尽层加宽，沟道变窄， 的值比V 的VDS ， ID的值比 GS=0时 时 从上至下呈楔形分布。 从上至下呈楔形分布。 的值要小。 的值要小。 增加到使V 当VDS增加到使 GD=VP 时，在紧靠漏极处出现预 在预夹断处 夹断。 夹断。 VGD=VGS-VDS =VP 此时V 此时 DS ↑ → 夹断区延长 → 沟道电阻↑ → ID基本不变 沟道电阻↑
• 结构 • 工作原理
二、 JFET的特性曲线及参数 的特性曲线及参数
• 输出特性 • 转移特性 • 主要参数
4.1结型 结型 场效应管
一、JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理 1.结构 结构： 1.结构：
N沟道管：电子电导，导电沟道为N型半导体 沟道管：电子电导，导电沟道为N P沟道管：空穴导电，导电沟道为P型半导体 沟道管：空穴导电，导电沟道为P
4.2 MOSFET
沟道增强型MOSFET结构与工作原理 1. N沟道增强型 沟道增强型 结构与工作原理
（2）工作原理： 工作原理：
(a)uGS >UT 出现N型沟道 出现 型沟道
(b)uDS较小时 iD迅速增大
(c )uDS较大出现时 iD趋于饱和
uDS增大时增强型 增大时增强型MOS管沟道的变化过程 管沟道的变化过程
在正的漏极电源u 作用下，将有i 产生。把在u 在正的漏极电源 DS作用下，将有 D产生。把在 DS作用下 开始导电的u 叫做开启电压U 开始导电的 GS叫做开启电压 T。
4.2 MOSFET
2. N沟道增强型 沟道增强型MOS管特性曲线 沟道增强型 管特性曲线
(1)转移特性曲线 (1)转移特性曲线 主要特点如下: 主要特点如下 当0＜uGS≤UT时,iD=0。 ＜ 。 尽管uGS＞0,但无栅流。 但无栅流。 尽管 但无栅流 当uGS＞UT时,导电沟 导电沟 道形成,i 道形成 D＞0。 。
4.1结型 结型 场效应管
二、 JFET的特性曲线及参数 的特性曲线及参数
iD = f ( vGS ) vDS = const.
1. 转移特性
VP
vGS 2 iD = I DSS (1 − ) VP
(VP ≤ vGS ≤ 0 )
2. 输出特性
iD = f ( vDS ) vGS = const.
4.1结型 结型 场效应管
uGS 2 iD = I D 0 ( − 1) VT
(uGS > VT )
式中I D 0是uGS = 2VT时的iD值
4.2 MOSFET
2. N沟道增强型 沟道增强型MOS管特性曲线 沟道增强型 管特性曲线
（2）输出特性 ） 分为恒流区、 分为恒流区、可变电 阻区、截止区和击穿区。 阻区、截止区和击穿区。 其特点为： 其特点为： 1)截止区：UGS≤UT，导电 截止区： 截止区 沟道未形成，iD=0。 沟道未形成， 。 2)恒流区： 恒流区： 恒流区 曲线间隔均匀， 控制能力强。 的控制能力弱， 曲线间隔均匀，uGS对iD控制能力强。uDS对iD的控制能力弱，曲 线平坦。 线平坦。 越大， 越小， 3)可变电阻区： uGS越大，rDS越小，体现了可变电阻 可变电阻区： 可变电阻区 4）击穿区： ）击穿区： 随着u 增大，靠近漏区的PN结反偏电压 结反偏电压u 也随之增大。 随着 DS增大，靠近漏区的 结反偏电压 DG也随之增大。