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场效应管工作原理(2)
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Fffect Transistor 的缩写,即为场效应晶体管。一般的晶体管是由两种极性的
载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为
双极型晶体管,而 FET 仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极
型晶体管。FET 应用范围很广,但不能说现在普及的双极
型晶体管都可以用 FET 替代。然而,由于FET 的特性与双极型晶体管的特性完全
不同,能构成技术性能非常好的电路。
2. 场效应管的特征:


(a) JFET 的概念图
(b) JFET 的符号
图 1 JFET 的概念图、符号
图 1(b)门极的箭头指向为 p 指向 n 方向,分别表示内向为 n 沟道 JFET,外向为
p 沟道 JFET。
图 1(a)表示 n 沟道 JFET 的特性例。以此图为基础看看 JFET 的电气特性
的特点。
首先,门极-源极间电压以 0V时考虑(VGS =0)。在此状态下漏极-源极间电压
VDS 从 0V增加,漏电流ID几乎与VDS 成比例增加,将此区域称为非饱和区。VDS
达到某值以上漏电流ID 的变化变小,几乎达到一定值。此时的ID 称为饱和漏电
流(有时也称漏电流用IDSS 表示。与此IDSS 对应的VDS 称为夹断电压VP ,此
区域称为饱和区。
其次在漏极-源极间加一定的电压VDS (例如 ),VGS 值从 0 开始向负方
向增加,ID 的值从IDSS 开始慢慢地减少,对某VGS 值ID =0。将此时的VGS 称
为门极-源极间遮断电压或者截止电压,用VGS (off)示。n沟道JFET的情况则VGS
(off) 值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID =0 的VGS 因为很困难,在放大器
使用的小信号JFET时,将达到ID =-10μA 的VGS 定义为VGS (off) 的情况多
些。关于JFET为什么表示这样的特性,用图作以下简单的说明。
JFET的工作原理用一句话说,就是"漏极-源极间流经沟道的ID ,用以门极与沟
道间的pn结形成的反偏的门极电压控制ID "。更正确地说,ID 流经通路的宽度,
即沟道截面积,它是由pn结反偏的变化,产生耗尽层扩展变化控制的缘故。
在VGS =0 的非饱和区域,图 (a)表示的过渡层的扩展因为不很大,根
据漏极-源极间所加VDS的电场,源极区域的某些电子被漏极拉去,即从漏极向源
极有电流ID 流动。达到饱和区域如图 (a)所示,从门极向漏极扩展的过
度层将沟道的一部分构成堵塞型,ID饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡
层将沟道的一部分阻挡,并不是电流被切断。
在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动,在理想状态下几乎具有绝缘特性,
通常电流也难流动。但是此时漏极-源极间的电场,实际上是两个过渡层接触漏
极与门极下部附近,由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。
如图 (b)所示的那样,即便再增加VDS ,因漂移电场的强度几乎不变
产生ID 的饱和现象。
其次,如图 (c)所示,VGS 向负的方向变化,让VGS =VGS (off) ,