第七章 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)

第七章結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET)FETJ-FETMESFETMOSFET場(chǎng)效應(yīng)晶體管是區(qū)別于雙極型晶體管的另一大類晶體管。它通過改變垂直于導(dǎo)電溝道的電場(chǎng)強(qiáng)度來控制溝道的導(dǎo)電能力，從而調(diào)制通過溝道的電流。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作電流僅由多數(shù)載流子輸運(yùn)，故又稱之為“單極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管”什么是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)？

J-FET的基本結(jié)構(gòu)源、漏

MESFET的基本結(jié)構(gòu)

MOSFET的基本結(jié)構(gòu)7.1JFET的基本工作原理1、JFET的基本結(jié)構(gòu)2、JFET的基本工作原理3、伏－安特性4、輸出特性曲線5、MESFET7.1JFET的基本工作原理1、JFET的基本結(jié)構(gòu)源極S柵極G漏極DN溝道增強(qiáng)型耗盡型P溝道增強(qiáng)型耗盡型結(jié)構(gòu)示意圖基本結(jié)構(gòu)圖7.1JFET的基本工作原理2、JFET的基本工作原理平衡態(tài)溝道電阻：VDSIDSSL2aDGGnP+P+AVGS=0VGS<0I'DsatV'DsatIDsatVDsatBCaaSDGP+nx0VDSVGSaLh1h2aIDIn(y)yx3、伏－安特性SDGP+nx0h1h2aIDIn(y)yxVD=VDsat時(shí)，h2=aVGS=Vbi時(shí)VDS=0,h1=h2=a時(shí)柵結(jié)上的電壓Vp0=Vbi-Vp(VGS)4、輸出特性曲線與轉(zhuǎn)移特性曲線5、MESFETSDGSDGSDGSDGP溝道N溝道耗盡型增強(qiáng)型箭頭代表柵pn結(jié)方向短粗線代表溝道7.2JFET的直流參數(shù)、低頻小信號(hào)交流參數(shù)1、JFET的直流參數(shù)夾斷電壓JFET溝道厚度因柵p+-n結(jié)耗盡層厚度擴(kuò)展而變薄，當(dāng)柵結(jié)上的外加反向偏壓VGS使p+-n結(jié)耗盡層厚度等于溝道厚度一半(h=a)時(shí)，整個(gè)溝道被夾斷，此時(shí)的VGS稱為JFET的夾斷電壓，記為Vp。

Vp0=Vbi-Vp表示整個(gè)溝道由柵源電壓夾斷時(shí)，柵p-n結(jié)上的電壓降，為區(qū)別起見，稱為本征夾斷電壓。本征夾斷電壓最大飽和漏極電流IDSSVGS=Vbi時(shí)的漏極電流，又稱最大漏源飽和電流。最小溝道電阻Rmin

Rmin表示VGS＝0、且VDS足夠小，即器件工作在線性區(qū)時(shí),漏源之間的溝道電阻，也稱為導(dǎo)通電阻。對(duì)于耗盡型器件，此時(shí)溝道電阻最小，因而稱其為最小溝道電阻。柵極截止電流IGSS和柵源輸入電阻RGS柵極截止電流是pn結(jié)(或肖特基結(jié))的反向漏電流電流結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管有較高的輸入電阻，且該電阻與溫度、反向偏壓及輻照等因素有關(guān)。

輸入電阻：柵源擊穿電壓BVGS表示柵源之間所能承受的柵p-n結(jié)最大反向電壓。VDS=0時(shí)，此電壓決定于n型溝道區(qū)雜質(zhì)濃度。當(dāng)VDS>0時(shí)，漏端n區(qū)電位的升高使該處p-n結(jié)實(shí)際承受的反向電壓增大，所以實(shí)測(cè)的BVGS值還與VDS有關(guān)。漏源擊穿電壓BVDS表示在溝道夾斷條件下，漏源間所能承受的最大電壓。在JFET中，無論是VGS，還是VDS，對(duì)于柵結(jié)都是反向偏壓，二者疊加的結(jié)果是漏端側(cè)柵結(jié)上所加的反向偏壓最大。2、JFET的交流小信號(hào)參數(shù)跨導(dǎo)gm跨導(dǎo)定義為漏源電壓VDS一定時(shí)，漏極電流的微分增量與柵極電壓的微分增量之比.非飽和區(qū)跨導(dǎo)：VDSIDSVGS=0VGS<0飽和區(qū)跨導(dǎo)：飽和區(qū)跨導(dǎo)隨柵壓幅度減小而增大，當(dāng)VGS=Vbi時(shí)達(dá)到最大值G0?？鐚?dǎo)的單位是西門子S(1S＝1A/V)。器件的跨導(dǎo)與溝道的寬長(zhǎng)比Z/L成正比，所以在設(shè)計(jì)器件時(shí)通常都是依靠調(diào)節(jié)溝道的寬長(zhǎng)比來達(dá)到所需要的跨導(dǎo)值。由于存在著溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，要得到好的飽和特性，L就不能無限制地減小，一般控制L為5至10mm左右。為了增大器件的跨導(dǎo)，往往采用多個(gè)單元器件并聯(lián)的辦法來擴(kuò)大溝道寬度。對(duì)于同一個(gè)器件而言，跨導(dǎo)隨柵電壓VGS和漏電壓VDS而變化，當(dāng)VGS=0，VDS=VDsat時(shí)，跨導(dǎo)達(dá)最大值。

P-SiP-SiN-外延層P+擴(kuò)散N型