结型场效应管分类及结构
JFET介绍
JFET百科名片JFET最早具有实际结构的场效应晶体管是在N型或者P型半导体基片上制作一对PN 结及相应的金属电极，两个PN结之间有导电沟道，通过改变外加PN界的反向偏置电压，以改变PN结耗尽层的厚度，从而达到改变沟道区载流子密度以控制沟道输出电流的目的，因此，这种场效应管也被称为PN结型场效应晶体管，即PN JFET（PN Junction FET），通常也称JFET。
目录什么是 JFET结型场效应晶体管FET的特点工作原理流iD的作用输出特性曲线几个图区转移特性曲线编辑本段什么是 JFET一种单极的三层晶体管，它是一种控制极是由pn组成的场效应晶体管,工作依赖于惟一种载流子 - 电子或空穴的运动。
对于一个"正常接通”器件，每当N沟道JFET的漏极电压相对于源极为正时，或是当P沟道JFET的漏极电压相对于源极为负时，都有电流在沟道中流过。
在JFET沟道中的电流受栅极电压的控制，为了“夹断”电流的流动，在N沟道JFET中栅极相对源极的电压必须是负的；或者在P沟道JFET中栅极相对源极的电压必须是正的。
栅极电压被加在横跨PN结的沟道上，与此相反，在MOSFET中则是加在绝缘体上。
编辑本段结型场效应晶体管利用场效应原理工作的晶体管，简称FET。
场效应就是改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层（沟道）中的多数载流子的密度或类型。
这种晶体管的工作原理与双极型晶体管不同，它是由电压调制沟道中的电流，其工作电流是由半导体中的多数载流子输运，少数载流子实际上没有作用。
这类只有一种极性载流子参加导电的晶体管又称单极晶体管。
1925～1926年美国的J.E.里林菲德提出静电场对导电固体中电流影响的基本概念。
1933年O.海尔提出薄膜FET 器件的结构模型，在实验中观察到“场效应”现象，但当时由于工艺水平所限，没有做成实用器件。
1952年以后，W.B.肖克莱提出结型场效应管（JFET）的基本理论。
结型场效应管的结构、工作原理
结型场效应管的结构、工作原理1.结构下图中示出了N沟道结型场效应管的结构示意图以及它在电路中的符号。
在一块N型硅棒的两侧，利用合金法、集中法与其他工艺做成掺杂程度比较高的P型区（用符号P+表示），则在P+型区和N型区的交界处将形成一个PN结，或称耗尽层。
将两侧的P+型区连接在一起，引出一个电极，称为栅极（G），再在N型硅棒的一端引出源极（S），另一端引出漏极（D），见图（a）。
假如在漏极和源极之间加上一个正向电压，即漏极接电源正端，源极接电源负端，则由于N型半导体中存在多数载流子电子，因而可以导电。
这种场效应管的导电沟道是N 型的，所以称为N沟道结型场效应管，其电路符合见图（b）。
留意电路符号中，栅极上的箭头指向内部，即由P+区指向N区。
2. 工作原理从结型场效应管的结构已经看出，在栅极和导电沟道之间存在一个PN结。
假设在栅极和源极之间加上反向电压UGS，使PN结反向偏置，则可以通过转变UGS的大小来转变耗尽层的宽度。
例如，当反向电压的值|UGS|变大时，耗尽层将变宽，于是导电沟道的宽度相应地减小，使沟道本身的电阻值增大，于是，漏极电流ID将削减。
所以，通过转变UGS的大小，即可掌握漏极电流ID的值。
由于导电沟道的半导体材料（例如N区）掺杂程度相对比较低，而栅极一边（例如P+区）的掺杂程度很高，因此当反向偏置电压值上升时，耗尽层总的宽度将随之增大。
但交界面两侧耗尽层的宽度并不相等。
因此，掺杂程度低的N型导电沟道中耗尽层的宽度比高掺杂的P+区栅极一侧耗尽层的宽度大得多。
可以认为，当反向偏置电压增大时，耗尽层主要向着导电沟道一侧展宽。
转变栅极和源极之间的电压UGS，即可掌握漏极电流ID。
这种器件利用栅极和源极这宰的电压UGS平转变PN结中的电场，然后掌握漏极电流ID,故称为场效应管。
对于结型场效应管来说，总是在栅极和源极之间加一个反抽偏置电压，使PN结反向偏置，此时可以认为栅极基本上不取电流，因此，场效应管的输入电阻很高。
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。
p沟道结型场效应管ugsq计算
让我们来了解一下沟道结型场效应管(UGSQ)的基本原理和结构。
1. 沟道结型场效应管(UGSQ)是一种使用沟道结作为控制电极，可以调控电流流动的场效应管。
它的结构包括栅极(Gate)，漏极(Source)和源极(Dr本人n)。
2. UGSQ的工作原理是通过调节栅极电压来控制沟道的导电能力，从而调节漏极和源极之间的电流。
当栅极的电压变化时，沟道的导电能力也会相应变化，进而影响漏极和源极之间的电流。
接下来，我们将介绍如何计算UGSQ的一些重要参数和特性。
3. 计算UGSQ的漏极-源极电流(ID)：根据UGSQ的电压-电流特性曲线和导通状态下的电阻，可以通过欧姆定律计算出漏极-源极电流(ID)。
4. 计算UGSQ的跨导(gm)：跨导是指栅极电压变化引起漏极-源极电流变化的斜率，可以通过不同栅极电压下测量漏极-源极电流的变化，然后进行斜率计算得到跨导。
5. 计算UGSQ的输出电阻(ro)：输出电阻指的是在漏极-源极电流恒定的情况下，漏极-源极电压变化的斜率，可以通过测量不同漏极-源极电流下漏极-源极电压的变化，然后进行斜率计算得到输出电阻。
让我们总结一下UGSQ的计算方法和应用。
6. UGSQ的计算需要基于其电压-电流特性曲线和一些基本的电学知识，通过测量和计算可以得到漏极-源极电流、跨导和输出电阻等重要参数，这些参数对于设计和应用UGSQ具有重要意义。
7. 在实际应用中，我们可以根据UGSQ的参数和特性进行电路设计和性能优化，以满足具体的应用需求。
UGSQ作为一种重要的电子元器件，在电子行业和通信领域有着广泛的应用前景。
通过以上介绍，我们对UGSQ的原理、计算和应用有了更深入的了解，希望这些内容能够对相关领域的研究和工程实践有所帮助。
UGSQ的计算方法和应用不仅仅是在实验室或者教学中有意义，更在工程领域中有着广泛而深远的应用。
下面我们将继续探讨UGSQ计算方法和应用的更多细节。
8. UGSQ的参数分析和计算是电子工程中非常重要的一部分。
场效应管
MOS管分为四种类型：N沟道耗尽型管、N沟道增强型管、P沟道耗尽型管和 P沟道增强型管。
MOS管的特点
输入阻抗高、栅源电压可正可负、耐高温、易 集成。
N沟道增强型绝缘栅场效应管 （1）结构与符号 增强型的特点
1. 工作原理
绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制“感应电荷”
的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的
一、结型场效应管(JFET)
1 结构与工作原理 （1）构成 结型场效应管又有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道结型场效应管的结构示意图
结型场效应管的符号
(a)N沟道管
(b) P沟道管
（2）工作原理 N· JFET的结构及符号
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 接在一起，引出的电极称为栅 极G，N型半导体的两端引出 两个电极，一个称为漏极D， 一个称为源极S。P区与N区交 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。
直流输入电阻 RGS ：其等于栅源电压与栅极电流之比，结型管的 RGS 大于10^7 欧，而MOS管的大于10^9欧。
二、交流参数
1. 低频跨导 gm 用以描述栅源之间的电压 UGS 对漏极电流 ID 的控 制作用。 ΔI D gm ΔU GS U DS 常数 单位：ID 毫安(mA)；UGS 伏(V)；gm 毫西门子(mS)
绝缘栅
B端为衬底，与源极短接在一起。
N沟道耗尽型MOS管的结构与符号
（2）N沟道的形成 N沟道的形成与外电场对N沟道的影响 控制原理分四种情况讨论：
① uGS 0时，来源于外电场UGS正极的正电荷使SiO2中原有的正电荷数目增加， 由于静电感应，N沟道中的电子随之作同等数量的增加，沟道变宽，沟道电阻减 小，漏电流成指数规律的增加。
场效应管的结构及工作原理(教案)
场效应管的结构及工作原理(教案)章节一：引言教学目标：使学生了解场效应管的基本概念，掌握场效应管的分类及应用领域。
教学内容：1. 场效应管的定义2. 场效应管的分类（结型场效应管、绝缘栅场效应管）3. 场效应管的应用领域教学方法：采用讲解、案例分析的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解场效应管的定义及重要性。
2. 介绍场效应管的分类及其特点。
3. 通过案例分析，使学生了解场效应管在实际应用中的重要作用。
章节二：结型场效应管的结构与工作原理教学目标：使学生掌握结型场效应管的结构特点，理解其工作原理。
教学内容：1. 结型场效应管的结构特点2. 结型场效应管的工作原理教学方法：采用讲解、实验演示的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解结型场效应管的结构特点，如源、漏、栅三端子等。
2. 通过实验演示，使学生了解结型场效应管的工作原理。
3. 分析结型场效应管的导通与截止条件。
章节三：绝缘栅场效应管的结构与工作原理教学目标：使学生掌握绝缘栅场效应管的结构特点，理解其工作原理。
教学内容：1. 绝缘栅场效应管的结构特点2. 绝缘栅场效应管的工作原理教学方法：采用讲解、实验演示的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解绝缘栅场效应管的结构特点，如源、漏、栅三端子等。
2. 通过实验演示，使学生了解绝缘栅场效应管的工作原理。
3. 分析绝缘栅场效应管的导通与截止条件。
章节四：场效应管的参数与选用教学目标：使学生了解场效应管的主要参数，掌握场效应管的选择与使用方法。
教学内容：1. 场效应管的主要参数（如跨导、漏极电流、输入阻抗等）2. 场效应管的选择与使用方法教学方法：采用讲解、案例分析的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解场效应管的主要参数及其意义。
2. 介绍场效应管的选择与使用方法。
3. 通过案例分析，使学生掌握场效应管在实际应用中的选用技巧。
章节五：场效应管的应用举例教学目标：使学生了解场效应管在实际应用中的典型应用，提高学生的实践能力。
场效应管
U GS 2 I D I DSS (1 ) UP
偏置电路
外加偏置电路
R1和R2提供一个固定栅压
R2 UG ED R1 R 2 R2 E D -I R D S R1 R 2
正常工作
UGS = UG-US
注：要求UG>US，才能提供一个正偏压，增强型管子才能
三种基本放大电路
当UDS增加到UGDUT时， 此时预夹断区域加长，伸向S极。 UDS增加的
部分基本降落在随之加长的夹断沟道上， ID基本
趋于不变。 动画3-3
耗尽型MOS场效应管
N沟道耗尽型MOS场效应管结构
耗尽型MOS管存在 原始导电沟道
+++++++
耗尽型MOS管
1 gm
微变参数
5. 极间电容
主要的极间电容有：
Cgs—栅极与源极间电容 Cgd —栅极与漏极间电容
Cgb —栅极与衬底间电容
Csd —源极与漏极间电容 Csb —源极与衬底间电容 Cdb —漏极与衬底间电容
场效应管的微变等效电路
低频微变等效电路
由输出特性： ID=f(UGS,UDS)
Δ ID Δ ID Δ ID Δ I DU g0Δ U GS g dsΔ UΔ U GS 0Δ U DS Δ DS mΔ U GS Δ U GS Δ U DS DS
结型场效应管
结型场效应管（JFET)的特性曲线
与MOS的特性曲线基本相同，只不过MOS的栅压可正可负，而结型场效 应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。 转移特性曲线 输出特性曲线
UP
结 型 场 效 应 管
N 沟 道 耗 尽 型
场效应管的作用、规格及分类
场效应管的作用、规格及分类1.什么叫场效应管？FET是Field-Effect-Transistor的缩写,即为场效应晶体管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。
然而，由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同，能构成技术性能非常好的电路。
2. 场效应管的工作原理：(a) JFET的概念图(b) JFET的符号图1(b)门极的箭头指向为p指向 n方向，分别表示内向为n沟道JFET，外向为p沟道JFET。
图1（a）表示n沟道JFET的特性例。
以此图为基础看看JFET的电气特性的特点。
首先，门极-源极间电压以0V时考虑（VGS =0）。
在此状态下漏极-源极间电压VDS 从0V增加，漏电流ID几乎与VDS 成比例增加，将此区域称为非饱和区。
VDS 达到某值以上漏电流ID 的变化变小，几乎达到一定值。
此时的ID 称为饱和漏电流（有时也称漏电流用IDSS 表示。
与此IDSS 对应的VDS 称为夹断电压VP ，此区域称为饱和区。
其次在漏极-源极间加一定的电压VDS (例如0.8V)，VGS 值从0开始向负方向增加，ID 的值从IDSS 开始慢慢地减少，对某VGS 值ID =0。
将此时的VGS 称为门极-源极间遮断电压或者截止电压，用VGS (off)示。
n沟道JFET的情况则VGS (off) 值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID =0的VGS 因为很困难,在放大器使用的小信号JFET时,将达到ID=0.1-10μA 的VGS 定义为VGS (off) 的情况多些。
关于JFET为什么表示这样的特性，用图作以下简单的说明。
场效应管工作原理用一句话说，就是"漏极-源极间流经沟道的I，用以门D"。
mosFET 场效应管资料
场效应管的分类场效应管（FET）是一种电压控制电流器件。
其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。
因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。
场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFE T）.结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。
绝缘栅场效应管主要指金属--氧化物--半导体场效应管（M OS管）。
MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。
结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的，输入电阻（105～1015）之间；绝缘栅型是利用感应电荷的多少来控制导电沟道的宽窄从而控制电流的大小，其输入阻抗很高(栅极与其它电极互相绝缘)。
它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。
场效应管的型号命名方法现行场效应管有两种命名方法。
第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。
第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。
例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。
例如CS14A、CS45G等。
1.增强型NMOS管s：Source 源极，d：Drain 漏极，g：Gate 栅极，B：Base 衬底，在P型衬底扩散上2个N 区，P型表面加S i O2绝缘层，在N 区加铝线引出电极。
2.增强型PMOS管在N型衬底上扩散上2个P 区，P型表面加S i O2绝缘层，在二个P 区加铝线引出电极。
PMOS与NMOS 管的工作原理完全相同，只是电流和电压方向不同。
3.增强型NMOS管的工作原理正常工作时外加电源电压的配置：(1)V GS=0, V DS=0：漏源间是两个背靠背串联的PN结，所以d-s间不可能有电流流过，即i D≈0。
三极管和结型场效应管(第三讲)2014
C B
IBN
N P N IE
发射结正 偏，发射 区电子不 断向基区 扩散，形 成发射极 电流IE。
EC
E
7
IC=ICN+ICBOICN
集电结反偏， 有少子形成的 反向电流ICBO。
C B
ICBO
RB EB
ICN N P IBN N IE
E
从基区扩 散来的电 子作为集 电结的少 EC 子，漂移 进入集电 结而被收 集，形成 ICN。
共射直流电流放大系数
共射交流电流放大系数
= 1 = 1
30
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例：UCE=6V时： IB = 40 A,
IC =2 mA；
IB = 60 A, IC =3 mA。
___
I = IC = 2 = 50 0.04 B
I C 3 2 = = = 50 I B 0.06 0.04
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2. 三极管输出特性曲线(续)
(3)放大区—IC平行于Uce 轴的区域，曲线基本平 行等距。 1) 发射结正偏，集电 结反偏，电压Ube为0.7V 左右(硅管) 。 2) Ic=Ib,即Ic主要受 Ib的控制。 3) ≈
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输出特性三个区域的特点:
(1)放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IB>IC，UCE0.3V (3) 截止区：发射结反偏，集电结反偏
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(3) 极限参数
1) ICM —— 集电极最大允许电流 当集电极电流增加时， 就要下降，当 值下降到线性放 大区值的2/3时所对应的最大集电极电流 当IC＞ICM 时，三极管并不一定会损坏。