基础电子学 - JFET

JFET 缩写为结型场效应晶体管。JFET 与普通 FET 类似。JFET 的类型包括 n 沟道 FET 和 P 沟道 FET。n 沟道 FET 中，p 型材料添加到 n 型衬底，而 p 沟道 FET 中，n 型材料添加到 p 型衬底。因此，讨论一种 FET 足以理解这两种类型。

N 沟道 FET

N 沟道 FET 是最常用的场效应晶体管。为了制造 N 沟道 FET，需要取一条窄条 N 型半导体，在其相对两侧通过扩散形成 P 型材料。将这两侧连接起来，形成栅极端子的单一连接。这可以从下图中理解。

这两个栅极沉积物（p 型材料）形成两个 PN 二极管。栅极之间的区域称为通道。多数载流子通过此通道。因此，FET 的横截面形状可以理解为下图。

在 n 型半导体条的两端形成欧姆接触，形成源极和漏极。源极和漏极端子可以互换。

N 通道 FET 的工作原理

在了解 FET 的工作原理之前，应该了解耗尽层是如何形成的。为此，我们假设栅极端的电压 V_GG 反向偏置，而漏极端的电压 V_DD 未施加。假设这是情况 1。

在情况 1中，当 V_GG 反向偏置且 V_DD 未施加时，P 层和 N 层之间的耗尽区趋于扩大。这是因为施加的负电压将空穴从 p 型层吸引到栅极端子。
在情况 2中，当施加 V_DD（正极到漏极，负极到源极）且不施加 V_GG 时，电子从源极流向漏极，构成漏极电流 I_D。

现在让我们考虑下图，以了解当两个电源都提供时会发生什么。

栅极端子的电源使耗尽层增长，漏极端子的电压允许漏极电流从源极流向漏极端子。假设源极端子的点为 B，漏极端子的点为 A，则通道的电阻将使得端子 A 处的电压降大于端子 B 处的电压降。这意味着，

V_A>V_B

因此，电压降沿着通道的长度逐渐减小。因此，漏极端子的反向偏置效应比源极端子强。这就是为什么当同时施加 V_GG 和 V_DD 时，耗尽层倾向于在点 A 处比在点 B 处更多地渗透到通道中。下图解释了这一点。

现在我们已经了解了 FET 的行为，让我们来看看 FET 的实际操作。

耗尽操作模式

由于耗尽层的宽度在 FET 的操作中起着重要作用，因此耗尽操作模式的名称就暗示了这一点。我们还有另一种模式，称为增强操作模式，将在 MOSFET 的操作中讨论。但是 JFET 仅具有耗尽模式。

假设栅极和源极端子之间没有施加电位，而漏极和源极端子之间施加电位 V_DD。现在，电流 I_D 从漏极端子流向源极端子，随着通道宽度的增加，电流达到最大值。假设栅极和源极端子之间施加的电压 V_GG 反向偏置。如上所述，这会增加耗尽宽度。随着层的增长，通道的横截面减小，因此漏极电流 I_D 也减小。

当该漏极电流进一步增加时，会出现一个阶段，两个耗尽层相互接触，并阻止电流 I_D 流动。下图清楚地显示了这一点。