場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)文檔:
1.什么叫場(chǎng)效應(yīng)管？
| Fffect
Transistor的縮寫,即為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。FET應(yīng)用范圍很廣,但不能說(shuō)現(xiàn)在普及的雙極型晶體管都可以用FET替代。然而，由于FET的特性與雙極型晶體管的特性完全不同，能構(gòu)成技術(shù)性能非常好的電路。 |
2.
場(chǎng)效應(yīng)管的特征：
f
(a) JFET的概念圖
(b) JFET的符號(hào)
圖1 JFET的概念圖、符號(hào)
圖1(b)門極的箭頭指向?yàn)閜指向 n方向，分別表示內(nèi)向?yàn)閚溝道JFET，外向?yàn)閜溝道JFET。
圖1（a）表示n溝道JFET的特性例。以此圖為基礎(chǔ)看看JFET的電氣特性的特點(diǎn)。
首先，門極-源極間電壓以0V時(shí)考慮（VGS
=0）。在此狀態(tài)下漏極-源極間電壓VDS
從0V增加，漏電流ID幾乎與VDS
成比例增加，將此區(qū)域稱為非飽和區(qū)。VDS
達(dá)到某值以上漏電流ID
的變化變小，幾乎達(dá)到一定值。此時(shí)的ID
稱為飽和漏電流（有時(shí)也稱漏電流用IDSS
表示。與此IDSS
對(duì)應(yīng)的VDS
稱為夾斷電壓VP
，此區(qū)域稱為飽和區(qū)。
其次在漏極-源極間加一定的電壓VDS
(例如0.8V)，VGS
值從0開始向負(fù)方向增加，ID
的值從IDSS
開始慢慢地減少，對(duì)某VGS
值ID
=0。將此時(shí)的VGS
稱為門極-源極間遮斷電壓或者截止電壓，用VGS
(off)示。n溝道JFET的情況則VGS
(off) 值帶有負(fù)的符號(hào),測(cè)量實(shí)際的JFET對(duì)應(yīng)ID
=0的VGS
因?yàn)楹芾щy,在放大器使用的小信號(hào)JFET時(shí),將達(dá)到ID
=0.1-10μA 的VGS
定義為VGS
(off) 的情況多些。 關(guān)于JFET為什么表示這樣的特性，用圖作以下簡(jiǎn)單的說(shuō)明。 |
JFET的工作原理用一句話說(shuō)，就是"漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID
，用以門極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的門極電壓控制ID
"。更正確地說(shuō)，ID
流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。
在VGS
=0的非飽和區(qū)域，圖10.4.1(a)表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽螅鶕?jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流ID
流動(dòng)。達(dá)到飽和區(qū)域如圖10.4.2(a)所示，從門極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。
在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。
如圖10.4.1(b)所示的那樣，即便再增加VDS
，因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID
的飽和現(xiàn)象。
其次，如圖10.4.2(c)所示，VGS
向負(fù)的方向變化，讓VGS
=VGS (off)
，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS
的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。 |
3.場(chǎng)效應(yīng)管的分類和結(jié)構(gòu):
FET根據(jù)門極結(jié)構(gòu)分為如下兩大類。其結(jié)構(gòu)如圖3所示:
面結(jié)型FET（簡(jiǎn)化為JFET）
門極絕緣型FET(簡(jiǎn)化為MOS FET)
圖3. FET的結(jié)構(gòu)
各種結(jié)構(gòu)的FET均有門極、源極、漏極3個(gè)端子，將這些與雙極性晶體管的各端子對(duì)應(yīng)如表1所示。
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FET |
雙極性晶體管 |
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漏極 |
集電極 |
|
門極 |
基極 |
| 源極 |
發(fā)射極 |
JFET是由漏極與源極間形成電流通道（channel）的p型或n型半導(dǎo)體，與門極形成pn結(jié)的結(jié)構(gòu)。
另外，門極絕緣型FET是通道部分（Semicoductor）上形成薄的氧化膜（Oxide），并且在其上形成門極用金屬薄膜（Metal）的結(jié)構(gòu)。從制造門極結(jié)構(gòu)材質(zhì)按其字頭順序稱為MOS
FET。
根據(jù)JFET、MOS FET的通道部分的半導(dǎo)體是p型或是n型分別有p溝道元件，n溝道元件兩種類型。
圖3均為n溝道型結(jié)構(gòu)圖。 |
4.場(chǎng)效應(yīng)管的傳輸特性和輸出特性:
圖4 JFET的特性例(n溝道)
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三極管 
技術(shù)資料參考:
場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)文檔
