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結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的知識(shí)介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2021-05-13 15:16:46
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結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的知識(shí)介紹
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Junction Field-Effect Transistor,JFET)JFET是在同一塊N形半導(dǎo)體上制作兩個(gè)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(dǎo)體兩端分別引出兩個(gè)電極,分別稱為漏極d,源極s。
1.什么是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Junction Field-Effect Transistor,JFET):JFET是由p-n結(jié)柵極(G)與源極(S)和漏極(D)構(gòu)成的一種具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通過電壓改變溝道的導(dǎo)電性來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的控制。
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管
對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET),最常見到的是耗盡型JFET(D-JFET),即在0柵偏壓時(shí)就存在有溝道 的JFET;一般,不使用增強(qiáng)型JFET(E-JFET)——在0柵偏壓時(shí)不存在溝道 的JFET。這主要是由于長(zhǎng)溝道E-JFET在使用時(shí)較難以產(chǎn)生出導(dǎo)電的溝道、從而導(dǎo)通性能不好的緣故。不過,由于高速、低功耗電路中應(yīng)用的需要,有時(shí)也需要采用E-JFET。
JFET導(dǎo)電的溝道在體內(nèi)。耗盡型和增強(qiáng)型這兩種晶體管在工藝和結(jié)構(gòu)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,以致于柵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。
但是,對(duì)于短溝道E-JFET,情況則有所不同,因?yàn)檫@種晶體管的漏極電壓可以作用到源極附近,使得溝道中的勢(shì)壘降低,所以能夠形成導(dǎo)電溝道。這種E-JFET從本質(zhì)上來說也就是靜電感應(yīng)晶體管。
在導(dǎo)電機(jī)理上與JFET相同的場(chǎng)效應(yīng)晶體管就是Schottky柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET),這里只是用金屬-半導(dǎo)體接觸的Schottky結(jié)代替了p-n結(jié)作為柵極。
另外還有一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管,就是高電子遷移率晶體管(HEMT),這種器件在結(jié)構(gòu)上與MESFET類似,但是在工作機(jī)理上卻更接近于MOSFET。
此外,MOSFET的襯偏效應(yīng)實(shí)際上也就是JFET的一種作用。
2.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管特點(diǎn)
JFET的特點(diǎn)是:
①是電壓控制器件,則不需要大的信號(hào)功率。
②是多數(shù)載流子導(dǎo)電的器件,是所謂單極晶體管,則無少子存儲(chǔ)與擴(kuò)散問題,速度高,噪音系數(shù)低;而且漏極電流Ids的溫度關(guān)系決定于載流子遷移率的溫度關(guān)系,則電流具有負(fù)的溫度系數(shù),器件具有自我保護(hù)的功能。
③輸入端是反偏的p-n結(jié), 則輸入阻抗大, 便于匹配。
④輸出阻抗也很大, 呈現(xiàn)為恒流源,這與BJT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(qiáng)型JFET(增強(qiáng)型JFET在高速、低功耗電路中很有應(yīng)用價(jià)值);但是一般只有短溝道的JFET才是能很好工作的增強(qiáng)型器件。實(shí)際上,靜電感應(yīng)晶體管也就是一種短溝道的JFET。
⑥溝道是處在半導(dǎo)體內(nèi)部,則溝道中的載流子不受半導(dǎo)體表面的影響,因此遷移率較高、噪聲較低。
3.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管作用
作用:
1.場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
2.場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4.場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。
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