结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor,JFET)JFET是在同一块N形半导体上制作两个高掺杂的P区,并将它们连接在一起,所引出的
电极称为栅极g,
N型半导体两端分别引出两个电极,分别称为
漏极d,
源极s。结型场效应晶体管是一种具有放大功能的三端
有源器件,是单极
场效应管中最简单的一种,它可以分N
沟道或者P沟道两种。
结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor,JFET):JFET是由p-n结栅极(G)与
源极(S)和漏极(D)构成的一种具有放大功能的三端
有源器件。其工作原理就是通过电压改变沟道的
导电性来实现对输出电流的控制。
对于结型场效应晶体管(JFET),最常见到的是耗尽型JFET(D-JFET),即在0
栅偏压时就存在有沟道 的JFET;一般,不使用增强型JFET(E-JFET)——在0栅偏压时不存在沟道 的JFET。这主要是由于长沟道E-JFET在使用时较难以产生出导电的沟道、从而导通性能不好的缘故。不过,由于高速、
低功耗电路中应用的需要,有时也需要采用E-JFET。
JFET导电的沟道在体内。耗尽型和增强型这两种
晶体管在工艺和结构上的差别主要在于其沟道区的
掺杂浓度和厚度。D-JFET的沟道的掺杂浓度较高、厚度较大,以致于栅
pn结的内建电压不能把沟道完全耗尽;而E-JFET的沟道的掺杂浓度较低、厚度较小,则栅pn结的内建电压即可把沟道完全耗尽。
但是,对于短沟道E-JFET,情况则有所不同,因为这种晶体管的漏极电压可以作用到源极附近,使得沟道中的势垒降低,所以能够形成导电沟道。这种E-JFET从本质上来说也就是
静电感应晶体管。
在导电机理上与JFET相同的
场效应晶体管就是Schottky栅极场效应晶体管(
MESFET),这里只是用金属-半导体接触的Schottky结代替了p-n结作为栅极。
另外还有一种场效应晶体管,就是
高电子迁移率晶体管(
HEMT),这种器件在结构上与MESFET类似,但是在工作机理上却更接近于
MOSFET。
对于耗尽型的JFET,在平衡时(不加电压)时,沟道电阻最小;电压Vds和Vgs都可改变栅p-n结
势垒的宽度,并因此改变沟道的长度和厚度(栅极电压使沟道厚度均匀变化,源漏电压使沟道厚度
不均匀变化),使沟道电阻变化,从而导致Ids变化,以实现对
输入信号的放大。
当Vds较低时,JFET的沟道呈现为电阻特性,是所谓电阻
工作区,这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升,但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大;进一步增大Vds时,沟道即首先在漏极一端被夹断,则漏极电流达到最大而饱和(饱和电流搜大小决定于没有被夹断的沟道的电阻),这就是JFET的饱和
放大区,这时JFET呈现为一个
恒流源。