场效应晶体管

场效应晶体管 (FET) 是一种三端半导体器件。其工作原理基于受控的输入电压。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 受输入电压控制。最常见的两种 FET 类型。

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

结型场效应晶体管

结型场效应晶体管的功能取决于仅多数载流子（电子或空穴）的流动。基本上，JFET 由一个N型或P型硅棒组成，该棒在侧面包含 PN 结。以下是一些关于 FET 的重要要点：

• 栅极 - 使用扩散或合金化技术，N 型棒的两侧进行重掺杂以创建 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棒。

• 漏极 - 它是多数载流子的出口点，通过它它们离开半导体棒。

• 沟道 - 它是 N 型材料的区域，多数载流子通过该区域从源极流向漏极。

在半导体器件领域中，通常使用两种类型的 JFET：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。然后在 N 沟道顶部用 P 型材料形成栅极。在沟道的末端和栅极处，连接引线，衬底没有连接。

当将直流电压源连接到 JFET 的源极和漏极引线时，最大电流将流过沟道。相同数量的电流将从源极和漏极端子流出。沟道电流流动的量将由 V_DD 的值和沟道的内阻决定。

JFET 的源漏电阻的典型值为数百欧姆。很明显，即使栅极开路，沟道中也会发生全电流传导。本质上，在 ID 上施加的偏置电压的大小控制着通过 JFET 沟道的载流子的流动。通过稍微改变栅极电压，可以控制 JFET 在全导通和截止状态之间的任何位置。

P 沟道 JFET

它在 N 型衬底上形成一层薄的 P 型材料。下图显示了 N 沟道 JFET 的晶体结构和示意图。在 P 沟道顶部用 N 型材料形成栅极。在沟道的末端和栅极处，连接引线。其余的构造细节与 N 沟道 JFET 相似。

通常，对于一般操作，栅极端子相对于源极端子为正。P-N 结耗尽层的尺寸取决于反向偏置栅极电压值的波动。通过稍微改变栅极电压，可以控制 JFET 在全导通和截止状态之间的任何位置。

JFET 的输出特性

JFET 的输出特性是在漏电流 (I_D) 和漏源电压 (V_DS) 之间绘制的，在恒定的栅源电压 (V_GS) 下，如下图所示。

最初，漏电流 (I_D) 随着漏源电压 (V_DS) 的增加而迅速上升，但在称为夹断电压 (V_P) 的电压下突然变得恒定。在夹断电压以上，沟道宽度变得非常窄，以至于只允许非常小的漏电流通过。因此，漏电流 (I_D) 在夹断电压以上保持恒定。

JFET 的参数

JFET 的主要参数为：

• 交流漏极电阻 (Rd)
• 跨导
• 放大倍数

交流漏极电阻 (R_d) - 它是恒定栅源电压下漏源电压 (ΔV_DS) 变化量与漏电流 (ΔI_D) 变化量的比率。它可以表示为：

R_d = (ΔV_DS)/(ΔI_D) 在恒定 V_GS 下

跨导 (g_fs) - 它是恒定漏源电压下漏电流 (ΔI_D) 变化量与栅源电压 (ΔV_GS) 变化量的比率。它可以表示为：

g_fs = (ΔI_D)/(ΔV_GS) 在恒定 V_DS 下

放大倍数 (u) - 它是恒定漏电流 (ΔI_D) 下漏源电压 (ΔV_DS) 变化量与栅源电压 (ΔV_GS) 变化量的比率。它可以表示为：

u = (ΔV_DS)/(ΔV_GS) 在恒定 I_D 下