场效应晶体管

场效应晶体管 (FET) 是一种三端半导体器件。其操作基于受控输入电压。从外观上看，JFET 和双极晶体管非常相似。但是，BJT 是电流控制器件，而 JFET 由输入电压控制。最常见的 FET 有两种类型。

• 结型场效应晶体管 (JFET)
• 金属氧化物半导体 FET (IGFET)

结型场效应晶体管

结型场效应晶体管的功能仅取决于多数载流子（电子或空穴）的流动。基本上，JFET 由 N 型或 P 型硅条组成，硅条侧面包含 PN 结。以下是关于 FET 需要记住的一些要点 −

• 栅极 − 通过使用扩散或合金技术，N 型条的两侧都经过重掺杂以创建 PN 结。这些掺杂区域称为栅极 (G)。

• 源极 − 它是多数载流子的入口点，通过它它们进入半导体条。

• 漏极 − 它是多数载流子的出口点，通过它它们离开半导体条。

• 通道 −它是 N 型材料的区域，多数载流子通过它从源极流向漏极。

半导体器件领域常用的 JFET 有两种：N 沟道 JFET 和 P 沟道 JFET。

N 沟道 JFET

它在 P 型衬底上形成一层薄薄的 N 型材料。下图显示了 N 沟道 JFET 的晶体结构和示意图。然后，栅极用 P 型材料形成在 N 沟道的顶部。在沟道和栅极的末端，连接引线，而衬底没有连接。

当直流电压源连接到 JFET 的源极和漏极引线时，最大电流将流过沟道。相同量的电流将从源极和漏极端子流出。通道电流量将由 V_DD 的值和通道的内部电阻决定。

JFET 的源极-漏极电阻的典型值为几百欧姆。很明显，即使栅极打开，通道中也会发生全电流传导。本质上，在 ID 处施加的偏置电压量控制着通过 JFET 通道的电流载流子的流动。通过栅极电压的微小变化，JFET 可以在完全导通和截止状态之间进行控制。

P 沟道 JFET

它在 N 型衬底上形成一层薄薄的 P 型材料。下图显示了 N 沟道 JFET 的晶体结构和示意图。栅极在 P 沟道顶部形成，采用 N 型材料。在沟道和栅极的末端，连接有引线。其余构造细节与 N 沟道 JFET 类似。

通常对于一般操作，栅极端子相对于源极端子为正。P-N 结耗尽层的大小取决于反向偏置栅极电压值的波动。栅极电压发生微小变化，JFET 可在完全导通和截止状态之间进行控制。

JFET 的输出特性

JFET 的输出特性在栅极源电压 (V_GS) 恒定时，在漏极电流 (I_D) 和漏极源电压 (V_DS) 之间绘制，如下图所示。

最初，漏极电流 (I_D) 随漏极源电压 (V_DS) 迅速上升，但突然在称为夹断电压 (V_P) 的电压下变为恒定。在夹断电压以上，通道宽度变得非常窄，以至于允许非常小的漏极电流通过。因此，漏极电流 (I_D) 在夹断电压以上保持恒定。

JFET 的参数

JFET 的主要参数是 −

• 交流漏极电阻 (Rd)
• 跨导
• 放大系数

交流漏极电阻 (R_d) − 它是在恒定栅源电压下漏源电压变化 (ΔV_DS) 与漏极电流变化 (ΔI_D) 之比。它可以表示为，

在恒定 V_GS 时，R_d = (ΔV_DS)/(ΔI_D)

跨导 (g_fs) − 它是在恒定漏源电压下，漏极电流变化 (ΔI_D) 与栅极源电压变化 (ΔV_GS) 之比。它可以表示为，

g_fs = (ΔI_D)/(ΔV_GS)，V_DS 恒定

放大系数 (u) − 它是漏源电压变化 (ΔV_DS) 与栅源电压变化 (ΔV_GS) 和漏极电流 (ΔI_D) 之比。它可以表示为，

u = (ΔV_DS)/(ΔV_GS)，I_D 恒定