最新结型场效应管介绍
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 原理
结型场效应管原理
场效应管是一种半导体器件，常用于放大、开关电路等应用。
结型场效应管（JFET）是其中一种常见的结构。
JFET的主要原理是利用PN结形成的场效应。
它由三个区域组成：中间是一个P型或N型的半导体材料，两侧分别是控制电极（Gate）和输出电极（Drain与Source）。
控制电极之间形成的PN结—反向偏置结（Reverse biased junction），形成一个可控制的电场区域，这个电场区域控制了从Source到Drain的电流。
在工作时，当Gate和Source之间的电压增加时，PN结的电导性减小，电场区域增宽。
这会导致Source到Drain的电流减小，即输出电流被控制。
这种控制过程是通过改变电场区域宽度而实现的，因此称为场效应。
JFET有两种常见的结构：N型JFET和P型JFET。
N型JFET 是由P型材料夹在两个N型材料之间形成的，而P型JFET则是由N型材料夹在两个P型材料之间形成的。
两者的工作原理基本相同，只是电流流动方向相反。
在实际应用中，JFET具有很多优点，比如体积小，可以工作在较高的频率范围内，具有较低的噪声，以及可以工作在宽温度范围内等。
因此，JFET被广泛应用于放大器、开关和稳压器等电路中。
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(JFET)及其放大电路
4.8 结型场效应管4.8.1 JFET的结构和工作原理 4.8.2 JFET的特性曲线及参数 4.8.3 JFET放大电路的小信号模型分析法4.8.1 JFET的结构和工作原理1. 结构漏极栅极N沟道JFET P源极符号中的箭头方向表示什么？ 箭头：P → NN符号比较N沟道JFETSiO2绝缘层SiO2绝缘层N沟道增强型MOSFETN沟道耗尽型MOSFET2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）耗尽层① vGS对沟道的控制作用当vGS＜0时( PN结加反压)导电沟道d+PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄。
| vGS | ↑ ，沟道继续变窄。
gP++vDSP+耗尽层碰上,沟道夹断，--- VGG vGSN对应的栅源电压vGS称为夹断电压 VPVP （ 或VGS(off) ）。
s对于N沟道的JFET，VP <0。
注：g、s间加反偏电压， iG=0，rgs= 107, ，② vDS对沟道的影响当vGS=0时， vDS iD s d 电位逐渐升高， G、D间PN结的反压增 加，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 ，使vGD=VP 时，靠漏极处出现预夹 断。
此时vDS 夹断区延长 沟道电阻iD=IDSS基本不变iD/mAIDSSVPvGS=0 vDS/V③ vGS和vDS同时作用时iD条件：g、s间加反偏电压 | vGS | ↑（g、s越负）导电沟道变窄，vDS 不变 iD↓dvGDgvGS对iD有控制作用P++在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VPVGG vGSN+vDSP+Vs综上分析可知139页• 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。
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。
六种场效应管
六种场效应管一、结型场效应管结型场效应管是一种单极场效应管，其工作原理是基于栅极电压改变二氧化硅（SiO2）层中电荷分布来实现对漏极电流的控制。
它的工作特点是在工作过程中不需要很大的功耗，并且具有良好的噪声特性。
在电子设备中，结型场效应管通常用于放大、振荡、开关等电路中。
二、绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管是一种单极场效应管，其工作原理是通过在二氧化硅（SiO2）绝缘层上覆盖金属薄膜来实现对源极和漏极之间的控制。
由于没有栅极氧化层与半导体之间的电容，因此其输入电阻非常高，并且具有低噪声特性。
在电子设备中，绝缘栅型场效应管通常用于放大、振荡、开关等电路中。
三、MOS型场效应管MOS型场效应管是一种单极场效应管，其工作原理是通过在金属-氧化物-半导体（MOS）结构上施加电压来改变电荷分布实现对漏极电流的控制。
它的优点是输入电阻高、驱动电流小、功耗低、易于集成等。
在电子设备中，MOS型场效应管通常用于放大、振荡、开关等电路中。
四、高电子饱和迁移率型场效应管高电子饱和迁移率型场效应管是一种具有高电子饱和迁移率的单极场效应管。
它的工作原理是通过改变栅极电压来改变半导体内部的电子饱和迁移率实现对漏极电流的控制。
它的优点是具有高速响应和低功耗特性，适用于高速数字电路和模拟电路中。
五、高电子饱和迁移率型场效应管高电子饱和迁移率型场效应管是一种具有高电子饱和迁移率的双极场效应管。
它的工作原理是通过改变栅极电压来改变半导体内部的电子饱和迁移率实现对漏极电流的控制。
它的优点是具有高速响应和低功耗特性，适用于高速数字电路和模拟电路中。
六、结型双极型场效应管结型双极型场效应管是一种双极场效应管，其工作原理是基于栅极电压改变半导体内部的电子和空穴浓度实现对漏极电流的控制。
它的优点是具有高速响应和低功耗特性，适用于高速数字电路和模拟电路中。
同时，它还具有较好的噪声特性和稳定性，适用于各种复杂的电子设备中。
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。
结型场效应管工作原理
结型场效应管工作原理场效应管（FET）是一种三端器件，由栅极、漏极和源极组成。
它是一种电压控制型的晶体管，通过调节栅极和源极之间的电压来控制漏极和源极之间的电流。
结型场效应管（JFET）是一种常见的场效应管，它的工作原理与普通的场效应管有所不同。
本文将围绕结型场效应管的工作原理展开详细介绍。
结型场效应管是一种基于PN结的半导体器件。
它的主要结构包括N型半导体和P型半导体构成的结，通过改变栅极与源极之间的电压，可以调节PN结的电场分布，从而控制漏极与源极之间的电流。
当栅极与源极之间的电压为零时，PN结之间的电场分布均匀，漏极与源极之间的电流达到最大值，此时处于导通状态。
而当栅极与源极之间的电压增大时，PN结之间的电场分布逐渐改变，导致漏极与源极之间的电流逐渐减小，最终达到截止状态。
结型场效应管的工作原理可以用一个水龙头的比喻来解释。
当水龙头关闭时，水流畅通无阻，这时可以看作是结型场效应管处于导通状态。
而当水龙头打开时，水流受到阻碍，水流减小，这时可以看作是结型场效应管处于截止状态。
通过调节水龙头的开关，可以控制水流的大小，同样地，通过调节栅极与源极之间的电压，可以控制结型场效应管的导通状态和截止状态。
结型场效应管具有许多优点，例如输入电阻高、噪声小、体积小等，因此在各种电子设备中得到了广泛的应用。
在放大、开关、电压控制等方面都有着重要的作用。
但是在实际应用中，也需要注意一些问题，例如静态电流过大、温度稳定性差等，需要合理设计和使用。
总之，结型场效应管是一种重要的半导体器件，它通过调节栅极与源极之间的电压来控制漏极与源极之间的电流，具有许多优点和广泛的应用。
通过深入理解其工作原理，可以更好地应用于实际电路中，发挥其作用。
希望本文对结型场效应管的工作原理有所帮助。
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VGS VDS S GD
VGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起
来，VGS越大此 电阻越小。
N
N
P
（2）VDS改变iD
VGS VDS S GD
当VDS不太大 时，导电沟 道在两个N区 间是均匀的。
N
N 当VDS较大
时，靠近D
P
区的导电沟
道变窄。
VGS VDS
VDS增加，VGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
PP
G
VGS
N
S
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。
沟道电阻
ID基本不变
G P
越靠近漏端，PN 结反压越大
iD
VDS P
VGS
N
S
③ VGS和VDS同时作用时
当VP <VGS<0 时， 导电沟道更容易夹断，
D 对于同样的VDS ， iD的值 比VGS=0时的值要小。
VGS越小耗尽区越宽，沟道 越窄，电阻越大。iD 减小。
iD
VDS
在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VP
iD 0
S
vGS
栅源端加正电压 漏源端加负电压
VP
夹断电压
饱和漏极电流
IDSS
P沟道结型场效应管 输出特性曲线
夹断区
5V 4V 3V 恒流区
iD 0
v DS
2V
1V
可变电阻区
vGS=0V
予夹断曲线
结型场效应管的缺点：
1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在 某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管:(MOS)
4.3.1 N汮道增强型MOSFET 1 结构和电路符号
s g d 金属铝
d g
N
N
P
P型硅衬底
两个N区
s
三个铝电极 栅极与漏极、源极无电接触。
SiO2绝缘层
2 工作原理 以N 沟道增强型为例
(1) VGS 改变感生沟道电阻以控制iD的大小。
VGS=0时
小结（JFET管）
1.N沟道结型场效应管的特性曲线
转移特性曲线
iD
IDSS 饱和漏极电流
夹断电压 VP
vGS 0
N沟道结型场效应管的特性曲线 输出特性曲线
iD
予夹断曲线
vGS=0V
可变电阻区
恒流区
击-1穿V 区 -2V -3V
-4V
-5V
0
vDS
夹断区
2 P沟道结型场效应管 D
符号
G
转移特性曲线
3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现 较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
*4.2 砷化镓金属-半导体场效应管
（Metal-Smeiconductor Field-Effect Transistor)
MESFET 以N沟道为主
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管
MOSFET
或
2ID gm
S(V 1SPvVG PS)（ V 当 PvGS0时
）
④ 输出电阻rd：
rd
vDS iD
VGS
4.1 结型 场效应管
3. 主要参数
⑤ 直流输入电阻RGS： 对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。
⑥ 最大漏源电压V(BR)DS
⑦ 最大栅源电压V(BR)GS
⑧ 最大漏极功耗PDM
VGS VDS
S GD
iD=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于 两个反接的 PN结
VGS>0时
VGS VDS
S GD
VGS足够大时 （VGS>VT）感 应出足够多电子，
这里出现以电子 导电为主的N型 导电沟道。
N
N
感应出电子
P
VT称为阈值电或开启电压：在VDS 作用下开始导电的VGS 。
VDS>0时
(Metal-Oxide-semiconductor type Field Effect Transistor)
特点：输入电阻很高，最高可达到1015欧姆。
表面场效应器件
MOSFET
(IGFET) 绝缘栅型
增强型 耗尽型
N沟道
P沟道 N沟道 P沟道
耗尽型是当vGS=0时，存在导电沟道，iD≠0. 增强型是当vGS=0时，不存在导电沟道， iD=0 。
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
4.1 结型 场效应管
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性 2. 转移特性
iD f(vDS)vG Sconst.
iD f(vGS)vDSconst. iDIDS (1S v V G P)S 2
(V PvG S0)
VP
# JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？
SG N
D iD
N
P
夹断后，即使VDS 继续增加，iD仍 呈恒流特性。
3.增强型N沟道MOS管的特性曲线
（1）输出特性曲线 iD
iD f(vDS)vG Sconst.
可变电阻区
恒流区
击穿区 VGS>0
0
V DS
3.增强型N沟道MOS管的特性曲线
(2)转移特性曲线
iD
iD f(vGS)vDSconst.
4.1 结型 场效应管
3. 主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的VGS值 。
② 饱和漏极电流IDSS： VGS=0时对应的漏极电流。
③ 低频跨导gm： 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm
可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
gm
iD vG S
VDS
形成反型层（N型）。∴在vGS ＝0时，就有感生 沟道，当V DS ＞0时，则有iD通过。
2.P
沟道耗尽型
sg
d
P
P
N
d g
s
予埋了导电沟道（负离子）
3.耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
耗尽型的N沟道MOS管VGS=0时就有导电沟道，加反向电 压才能夹断。
vDS=10V
0 VT
(3)计算公式 iDID(OvVG TS1)2
vGS
(vGSVT)
4.参数 见表4.1.1
P 沟道增强型
sg d d
P
P
N
g s
栅源端加负电压 漏源端加负电压
4.3.2 耗尽型MOSFET
1.N 沟道耗尽型
s
g
d
d
Neee N P
g s
予埋了导电沟道 （正离子），在P型衬底表面
结型场效应管介绍
场效应管是一种利用电场效应来控制其 电流大小的半导体器件。
特点：输入电阻高、噪声低、热稳定性 能好、抗辐射能力强。
主要用于大规Байду номын сангаас和超大规模集成电路中。
单极型晶体管
常用于数字集成电路
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
D