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[技术讨论]

N沟道JFET的夹断区,饱和区,可变电阻区

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zxf1809721203|  楼主 | 2023-1-29 14:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
对于N沟道JFET而言,在没有外部栅极电压,也就是VGS 电压为0时的情况下,此时如果在漏极和源极之间施加小电压VDS,那么最大饱和电流IDSS将流过从漏极到源极的通道,并且此最大饱和电流IDSS仅受结周围的耗尽区宽度的限制。如果此时加载一个小的负电压施加到栅极,也就是VGS为负时,此时耗尽区的大小就会开始增加,从而会减少沟道的整体有效面积,从而减少流过它的电流,你可以把这个过程理解成是发生一种“挤压”的情况 ,因此,通过施加反向偏置电压可以增加耗尽区的宽度,从而减少沟道的传导。并且由于 PN 结反向偏置,所以很少有电流流入栅极连接,所以JFET也是压控型器件。并且随着栅极电压 -VGS变得更负,也就是其值更小,此时JFET的沟道宽度会减小,直到漏极和源极之间不再有电流流动,FET 的这种状态被称为“夹断”,类似于BJT的截止区,那么当通道关闭时的电压就称为“夹断电压”。
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接下来详细说说JFET场效应晶体管通道夹断的过程,在JFET场效应晶体管的夹断区,此时是栅极电压 VGS 控制沟道电流,而 VDS 对沟道电流的影响很小或没有影响。从而导致的结果是 FET 更像是一个通过电压控制的电阻器,当 VGS = 0 时电阻为零,而当栅极电压非常负时,此时的沟道电阻为最大“导通”电阻 RDS。 在正常工作条件下,JFET栅极相对于源极总是负偏置,也就是栅极电压总是小于源极电压。
有人可能会想了,那么栅极和源极电压到底能不能加载一个正电压呢?这是非常重要的一点,要记住栅极和源极电压务必不要加载正电压,因为如果你这样做的话,此时就会导致通道电流将流向栅极而不是源极,这样导致的结果就是会损坏 JFET。P 沟道结型场效应晶体管的工作原理与上述 N 沟道完全相同,当然了也有以下不同之处,由于P 沟道结型场效应晶体管是空穴导电,所以通道电流为正,同样的,VGS偏置电压的极性需要反转。施加到栅极的电压VGS控制在漏极和源极端子之间流动的电流。
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VGS是指施加在Gate和 Source 之间的电压,而 VDS 是指施加在 Drain 和 Source 之间的电压。因为结型场效应晶体管是电压控制器件,由于一般认为是没有电流流入栅极,那么流出器件的源极电流IS)等于流入其中的漏极电流,因此源极电流等于漏极电流ID = IS。结型场效应晶体管的特性曲线显示JFET 的四个不同工作区域,这些区域分别是可变电阻区,当 VGS = 0 时,通道的耗尽层非常小,JFET 就像一个压控电阻器。其次是截止区,这也称为夹断区,栅极电压 VGS 足以使 JFET 处于开路状态,因为此时的沟道电阻最大。然后是饱和区,此时JFET 成为较好的导体,并且由栅源电压VGS控制,而漏源电压 VDS影响很小或没有影响。最后就是击穿区,漏极和源极之间的电压VDS高到足以导致 JFET 的电阻通道击穿并传递不受控制的最大电流,从而导致器件损坏,这也是在进行器件选型时首先要关注的参数。

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