结型场效应管符号、结构、原理及主要参数等知识详解

什么是结型场效应管

结(jie)型场效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)符号与(yu)结(jie)构解(jie)析。结(jie)型场效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)（JFET，从英语junction-fet或(huo)者NIGFET，从英语non-insulated-gate-fet缩写而成）是单(dan)极场效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)中**简(jian)单(dan)的一种。它可以(yi)分n沟(gou)道或(huo)者p沟(gou)道两种。在下面的论述中主要以(yi)n沟(gou)道结(jie)型场效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)为例(li)，在p沟(gou)道结(jie)型场效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)中n区和p区以(yi)及所(suo)有电(dian)压正负和电(dian)流方向正好颠倒过(guo)来。

结型场效应管符号与结构

结型场效(xiao)应管符号与结构详(xiang)解如下:

结(jie)(jie)(jie)型(xing)场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)(guan)是(shi)利用半(ban)(ban)(ban)导体内的(de)电(dian)(dian)场效(xiao)(xiao)应(ying)工作的(de)，分n沟道和p沟道两(liang)种。在(zai)一(yi)块n型(xing)半(ban)(ban)(ban)导体的(de)两(liang)侧(ce)分别扩(kuo)散(san)出两(liang)个(ge)p型(xing)区(qu)，形成两(liang)个(ge)pn结(jie)(jie)(jie)，将(jiang)两(liang)个(ge)p型(xing)区(qu)连接后形成一(yi)个(ge)电(dian)(dian)极(ji)g称为(wei)栅极(ji)，从n型(xing)半(ban)(ban)(ban)导体的(de)上下两(liang)端各引(yin)出一(yi)个(ge)电(dian)(dian)极(ji)，其中s称为(wei)源极(ji)，d称为(wei)漏极(ji)，由于(yu)d、s间(jian)存在(zai)电(dian)(dian)流通道，故称为(wei)n沟道结(jie)(jie)(jie)型(xing)场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)(guan)。p沟道结(jie)(jie)(jie)型(xing)场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)(guan)的(de)结(jie)(jie)(jie)构(gou)与n沟道型(xing)类似，它(ta)们的(de)结(jie)(jie)(jie)构(gou)和电(dian)(dian)路符号如图所示(shi)。

n通道结型(xing)(xing)场效(xiao)应管由一(yi)个(ge)被一(yi)个(ge)p型(xing)(xing)掺杂(za)（阻碍层）环绕的n型(xing)(xing)掺杂(za)组成。在n型(xing)(xing)掺杂(za)上连有汲(ji)极(ji)（也(ye)称(cheng)(cheng)漏极(ji)，来自英语Drain，因此也(ye)称(cheng)(cheng)D极(ji)）和源(yuan)极(ji)（来自英语Source，因此也(ye)称(cheng)(cheng)S极(ji)）。从源(yuan)极(ji)到汲(ji)极(ji)的这(zhei)段半导(dao)体被称(cheng)(cheng)为n通道。

p区连有闸极(ji)(ji)（也称栅极(ji)(ji)，来自(zi)英语Gate，因此也成(cheng)为G极(ji)(ji)）。这个(ge)极(ji)(ji)被用(yong)(yong)来控制结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效应管(guan)(guan)，它与(yu)n通(tong)道组成(cheng)一个(ge)pn二(er)极(ji)(ji)管(guan)(guan)，因此结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效应管(guan)(guan)与(yu)金(jin)属-氧(yang)化物(wu)-半导体场(chang)(chang)效应管(guan)(guan)类似(si)，只不过在(zai)金(jin)属-氧(yang)化物(wu)-半导体场(chang)(chang)效应管(guan)(guan)中不是(shi)使(shi)用(yong)(yong)pn结(jie)，而是(shi)使(shi)用(yong)(yong)肖特基(ji)结(jie)（金(jin)属与(yu)半导体之间的结(jie)），在(zai)原理上(shang)结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效应管(guan)(guan)与(yu)金(jin)属-氧(yang)化物(wu)-半导体场(chang)(chang)效应管(guan)(guan)是(shi)完全一样的。

结型场效应管符号-主要参数符号

1)夹断电(dian)压U。在(zai)UD为(wei)某(mou)一固定值下(xia)（如(ru)10V），使QS3251QG等于某(mou)一微小电(dian)流（如(ru)50mA）时，栅一源极间所加(jia)的偏(pian)压即为(wei)夹断电(dian)压，用U，表示。

2)饱和漏(lou)极(ji)电(dian)流，D在栅一(yi)源极(ji)之间(jian)的(de)电(dian)压UG。=0的(de)条件下(xia)，且U>U，时，对应的(de)漏(lou)极(ji)电(dian)流称为(wei)饱和漏(lou)极(ji)电(dian)流，用(yong)，D表示，它是结(jie)型场效管所能(neng)输出的(de)最大电(dian)流。

3)直流(liu)输入电(dian)(dian)阻(zu)Rc。直流(liu)输入电(dian)(dian)阻(zu)Rc。是(shi)在漏(lou)一(yi)(yi)(yi)源(yuan)极间短(duan)路的(de)条件下，栅一(yi)(yi)(yi)源(yuan)极间加一(yi)(yi)(yi)定电(dian)(dian)压时(shi)，栅一(yi)(yi)(yi)源(yuan)极间的(de)直流(liu)电(dian)(dian)阻(zu)，用Rc。表示。

4)低频跨导(dao)当UD。为(wei)(wei)某一固定数值时，漏(lou)极(ji)电流(liu)(liu)的(de)(de)(de)微(wei)小变化(hua)量与(yu)其对应的(de)(de)(de)栅(zha)一源(yuan)电压UG。的(de)(de)(de)微(wei)小变化(hua)量之比为(wei)(wei)跨导(dao)。反映了(le)栅(zha)源(yuan)电压UG。对漏(lou)极(ji)电流(liu)(liu)，D的(de)(de)(de)控制(zhi)作用(yong)（相当于普通晶(jing)体管的(de)(de)(de)），单位是(shi)mS（毫(hao)西(xi)）。需要(yao)指出的(de)(de)(de)是(shi)，跨导(dao)g。与(yu)管子的(de)(de)(de)工作电流(liu)(liu)有关，D越大，g就越大(注(zhu)：跨导(dao)是(shi)电阻的(de)(de)(de)倒数，毫(hao)安／伏( mA/V)与(yu)毫(hao)西(xi)( mS)表示的(de)(de)(de)是(shi)一样的(de)(de)(de)量纲）。

5)最(zui)大(da)(da)漏(lou)一源(yuan)(yuan)(yuan)电(dian)压UD。最(zui)大(da)(da)漏(lou)一源(yuan)(yuan)(yuan)电(dian)压是指(zhi)漏(lou)极与源(yuan)(yuan)(yuan)极之间的最(zui)大(da)(da)击穿电(dian)压，即管子沟道(dao)发生雪崩击穿引起，D急剧(ju)上升(sheng)时的UD。值。UD。的大(da)(da)小与UG。有关，对(dui)N沟道(dao)而(er)言(yan)，IU。I的值越大(da)(da)，则UD，越小。

结型场效应管原理解析

n沟(gou)道输出特性(xing)曲线(xian)场

假如(ru)栅(zha)极(ji)(ji)没有(you)被(bei)(bei)(bei)连上的(de)(de)(de)话n沟(gou)(gou)道(dao)就像一个(ge)(ge)电(dian)(dian)(dian)阻一样。也就是(shi)说在栅(zha)极(ji)(ji)没有(you)电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)(de)情(qing)况下(xia)结型场效(xiao)应管(guan)是(shi)导电(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)。假如(ru)栅(zha)极(ji)(ji)与源(yuan)极(ji)(ji)连在一起，而源(yuan)极(ji)(ji)和汲极(ji)(ji)之(zhi)间(jian)加上了UDS的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)(de)话那(nei)么流过n沟(gou)(gou)道(dao)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)流随电(dian)(dian)(dian)压不断提(ti)(ti)高(gao)，直到沟(gou)(gou)道(dao)被(bei)(bei)(bei)**夹(jia)断位置。这个(ge)(ge)电(dian)(dian)(dian)压被(bei)(bei)(bei)称为夹(jia)断电(dian)(dian)(dian)压Up。即使(shi)UDS继(ji)续(xu)升高(gao)，漏电(dian)(dian)(dian)流ID几(ji)乎不变。夹(jia)断不再提(ti)(ti)高(gao)，而只是(shi)横向扩大，也就是(shi)说电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)(de)继(ji)续(xu)提(ti)(ti)高(gao)被(bei)(bei)(bei)沟(gou)(gou)道(dao)吸收了。一般来说这是(shi)结型场效(xiao)应管(guan)的(de)(de)(de)工作区域，这个(ge)(ge)时(shi)候的(de)(de)(de)漏电(dian)(dian)(dian)流被(bei)(bei)(bei)标志为IDSS。整个(ge)(ge)三极(ji)(ji)管(guan)在这个(ge)(ge)状态下(xia)可以(yi)被(bei)(bei)(bei)当作一个(ge)(ge)恒电(dian)(dian)(dian)流源(yuan)使(shi)用，其电(dian)(dian)(dian)流为IDSS。

结型场(chang)效应管夹断(duan)和控制的原理

要夹止(zhi)通道需要逆(ni)向偏压(ya)。甚(shen)至(zhi)同一(yi)型号的元(yuan)件(jian)的夹止(zhi)电压(ya)也可(ke)能(neng)差异很大，一(yi)般(ban)在0.3至(zhi)10伏之间。

假如在(zai)(zai)栅极(ji)和源(yuan)极(ji)之(zhi)间施一负电(dian)压(ya)的(de)(de)话则闸源(yuan)二极(ji)管之(zhi)间的(de)(de)耗尽(jin)区更加(jia)扩大。沟道(dao)的(de)(de)宽度和长度均可(ke)以(yi)被改变[1][2][3]。这(zhei)(zhei)样一来可(ke)以(yi)达到控制效应，这(zhei)(zhei)个(ge)效应与(yu)双极(ji)性晶体管的(de)(de)原理(li)类(lei)似。在(zai)(zai)输出特性曲线上可(ke)以(yi)看得出电(dian)流水平的(de)(de)部分的(de)(de)值变小。在(zai)(zai)这(zhei)(zhei)种情(qing)况下提高源(yuan)漏(lou)电(dian)压(ya)也只能很小地改变漏(lou)电(dian)流。

通过(guo)RS控制工作点以及温度补(bu)偿

像真空管一(yi)样工作点的选择可以很容易地通过使用源电阻或者施加(jia)负(fu)闸(zha)源电压(ya)达到(dao)。

结型场效应管的应用

与(yu)双极性晶体管相比结(jie)(jie)型(xing)场效应(ying)管在(zai)(zai)一千(qian)赫以下(xia)噪(zao)声小得多(duo)。在(zai)(zai)高频时假(jia)如源电阻高于约100千(qian)欧姆至一兆欧姆的情况(kuang)下(xia)结(jie)(jie)型(xing)场效应(ying)管也比较有效。

结型(xing)场(chang)效应管可以被(bei)用(yong)来(lai)做恒流集(ji)成二(er)极管或者定值电阻(zu)。

结型场效应(ying)管还在低频(pin)和高频(pin)中被用(yong)来调(diao)节信(xin)号电(dian)压、在信(xin)号强度高的(de)情况下被用(yong)作(zuo)混(hun)频(pin)器以及被用(yong)作(zuo)逆向电(dian)流低的(de)信(xin)号二极管。

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