JFET的结构和工作原理

发布时间:2024-02-16
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。
①栅源电压vgs对id的控制作用
当vgs<0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, id≈0。这时所对应的栅源电压vgs称为夹断电压vp。
②漏源电压vds对id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。
① vgs对沟道的控制作用
当vgs<0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,vp <0。
② vds对沟道的控制作用
当vgs=0时,vds­ ® id ­, 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。
③ vgs和vds同时作用时
当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 (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。
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,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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