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JFET的工作原理

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双极结型晶体管是在发射极和集电极端子之间的主要载流路径中使用两个 PN 结构造的。但是需要注意的是结型场效应晶体管是没有 PN 结,而是通过使用一块窄的高电阻率半导体材料,形成一个 N 型或 P 型硅“通道”,供多数载流子通过,两个电气连接端子通常分别称为漏极和源极。结型场效应晶体管有两种基本配置,即 N 沟道 JFET 和 P 沟道 JFET。 N 沟道 JFET 的沟道掺杂有施主杂质,这意味着流过沟道的电流为电子形式的负电流,因此称为 N 沟道,更方便**的方法就是对应于英文单词Negative。同样,P 沟道 JFET 的沟道掺杂有受体杂质,这意味着流过沟道的电流为空穴形式的正电流,因此称为 P 沟道, 更方便**的方法就是对应于英文单词Positive。 N 沟道 JFET 的沟道导电率高于其等效的 P 沟道类型,换句话说也就是N 沟道 JFET 的沟道导通电阻较低,因为与空穴相比,电子在导体中的迁移率更高。与对应的 P 沟道相比,这使得 N 沟道 JFET 成为更高效的导体。
刚刚说过JFET通道的两端有两个电连接,称为漏极和源极。当然了除此之外,在这个通道内有第三个电气连接端子,称为栅极端子,它也可以是 P 型或 N 型材料,与主通道形成PN 结。
结型场效应晶体管的半导体“通道”你可以理解成是一条电阻路径,当电压 VDS 加载在通道两端时,电压 VDS就会通过该路径,并产生电流 ID在通道中 流动,因此结型场效应晶体管可以在任一方向同样较好地传导电流。当然了,由于通道本质上是电阻性的,因此沿着通道的长度会形成电压梯度,比如如果电流时从漏极端子流向源极端子的话,随着从漏极端子到源极端子,电压会梯度降低。这样导致的结果是PN 结因此会在漏极端子处具有比较高的反向偏压而在源极端子处具有比较低的反向偏压。这种偏压导致在沟道内形成“耗尽层”,其宽度随偏压增加而增加。
流过漏极和源极端子之间通道的电流大小由施加到栅极端子的电压控制,该电压是反向偏置的。在N沟道 JFET 中,该栅极电压为负,而对于 P 沟道 JFET,栅极电压为正。JFET 和BJT 器件之间的主要区别在于,当 JFET 结反向偏置时,栅极电流基本上为零,而 BJT 的基极电流总是大于零的某个值。对于N 型半导体沟道,原本在栅极的 P 型区域会扩散到 N 型沟道中形成反向偏置 PN 结,没有施加外部电压时,正是这个结在栅极区域周围形成耗尽区。因此,JFET 被称为耗尽型器件。该耗尽区会在 PN 结周围产生不同厚度的电位梯度,并通过减小其有效宽度,从而增加通道本身的总电阻来限制流过通道的电流。然后我们可以看到耗尽区中耗尽最多的部分是在栅极和漏极之间,而耗尽最少的区域是在栅极和源极之间。所以这也是JFET 的沟道在施加零偏置电压的情况下能导通得原因,因为此时耗尽区的宽度接近于零。

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21ic小管家 打赏了 50.00 元 2023-02-08
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沙发
王栋春| | 2023-1-29 22:05 | 只看该作者
感觉现在这种元件很少看到了,多见MOS管和IGBT。

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