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結(jié)型場效應晶體管的結(jié)構解析

Semi Connect ? 來源:Semi Connect ? 2025-05-14 17:19 ? 次閱讀
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結(jié)型場效應晶體管(Junction Field-Effect Transistor, JFET)是在同一塊 N型半導體上制作兩個高摻雜的P區(qū),并將它們連接在一起,所引出的電極稱為柵極(G),N型半導體兩端分別引出兩個電極,分別稱為漏極(D)和源極(S),如圖 1.11所示。結(jié)型場效應晶體管通過柵極電壓改變兩個反偏PN 結(jié)勢壘的寬度,并因此改變溝道的長度和厚度(柵極電壓使溝道厚度均勻變化,源漏電壓使溝道厚度不均勻變化),進而調(diào)節(jié)溝道的導電性來實現(xiàn)對輸出電流的控制,是具有放大功能的三端有源器件,也是單極場效應管中最簡單的一種,它可以分N溝道或者P溝道兩種。

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結(jié)型場效應晶體管分為耗盡型(D-JFET),即在零柵偏壓時就存在有溝道以及增強型(E-JFET),在零柵偏壓時不存在溝道兩種JFET。JFET 導電的溝道在體內(nèi),耗盡型和增強型這兩種晶體管在工藝和結(jié)構上的差別主要在于其溝道區(qū)的摻雜濃度和厚度。D-JFET 的溝道的摻雜濃度較高、厚度較大,以至于柵 PN 結(jié)的內(nèi)建電壓不能把溝道完全耗盡;而E-JFET 的溝道的摻雜濃度較低、厚度較小,則柵 PN 結(jié)的內(nèi)建電壓即可把溝道完全耗盡。

對于耗盡型的JFET,在平衡時(不加電壓)時,溝道電阻最??;電壓 VDS和VGS都可改變柵PN結(jié)從而導致IDS變化,以實現(xiàn)對輸入信號的放大。當VDs較低時,JFET的溝道呈現(xiàn)為電阻特性,是所謂電阻工作區(qū),這時漏極電流基本上隨著電壓VDs的增大而線性上升,但漏極電流隨著柵極電壓VGs的增大而平方式增大;進一步增大VDs時,溝道即首先在漏極一端被夾斷,則漏極電流達到最大而飽和,進入飽和放大區(qū),這時JFET 呈現(xiàn)為一個恒流源。

JFET 的特點:①是電壓控制器件,則不需要大的信號功率。②是多數(shù)載流子導電的單極晶體管,無少子存儲與擴散問題,速度高,噪音系數(shù)低;而且漏極電流Ids的溫度關系取決于載流子遷移率的溫度關系,則電流具有負的溫度系數(shù),器件具有自我保護的功能。③輸入端是反偏的PN結(jié),則輸入阻抗大,便于匹配。④輸出阻抗也很大,星現(xiàn)為恒流源,這與BIT大致相同。⑤JFET一般是耗盡型的,但若采用高阻襯底,也可得到增強型 JFET(增強型JFET 在高速、低功耗電路中很有應用價值);但是一般只有短溝道的JFET 才是能很好工作的增強型器件。實際上,靜電感應晶體管也就是一種短溝道的JFET。⑥溝道是處在半導體內(nèi)部,則溝道中的載流子不受半導體表面的影響,因此遷移率較高、噪聲較低。

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原文標題:結(jié)型場效應晶體管

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