高二物理竞赛课件结型场效应管

结型场效应管

结型场效应管JFET的结构和工作原理JFET的特性曲线及参数JFET放大电路的小信号模型分析法JFET的结构和工作原理1.结构N沟道JFETP沟道JFET漏极源极栅极结型场效应管结构动画演示#符号中的箭头方向表示什么？2.工作原理（以N沟道为例）正常工作条件（N沟道）：栅—源之间加负向电压（vGS<0），以保证耗尽层承受反向电压。漏—源之间加正向电压（vDS>0

）,以形成漏极电流iD。场效应管通过栅—源电压vGS和漏—源电压vDS对导电沟道的影响来实现对iD的控制，从而实现其放大（控制）的功能。JFET的结构和工作原理s4.3.1JFET的结构和工作原理NgduGS工作原理：当vDS=0（d、s短路）时，vGS对导电沟道的控制作用PPsvDS=0且vGS=0，耗尽层很窄，导电沟道很宽。|vGS|增大时，耗尽层加宽，沟道变窄，沟道电阻增大。③

|vGS|增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消失，沟道电阻趋于无穷大，称此时vGS的值为夹断电压VP4.3.1JFET的结构和工作原理NgduGSsuDS当vGS为某一固定值（VP~0

）时，vDS对漏极电流iD的影响。PPvGS为某一固定值（VP~0

），存在由vGS所确定的一定宽度的沟道。若vDS=0，此时由于d—s间电压为零，沟道中的载流子不会产生定向移动，故电流iD=0。若vDS>0，则有电流iD从漏极流向源极，此时沟道中各点与栅极间的电压不等（从源极到漏极逐渐增大），耗尽层宽度不一（沟道上窄下宽，呈楔型）。NgduGSsuDSPP由于栅—漏电压vGD=vGS-vDS，所以当vDS从零逐渐增大时，vGD逐渐减小，靠近漏极一侧的导电沟道必将随之变窄。但只要栅—漏间不出现夹断区域，沟道电阻仍取决于栅—源电压（vGS），故电流iD将随vDS的变化近似线性变化。一旦vDS的增大使vGD＝VP，则漏极一边的耗尽层就会出现夹断区，称vGD＝VP为预夹断。4.3.1JFET的结构和工作原理4.3.1JFET的结构和工作原理NgduGSsuDSPP预夹断后，若vDS继续增大，vGD<VP，耗尽层闭合部分将沿沟道方向延伸，夹断区加长。

一方面，自由电子从源极向漏极定向移动所受阻力加大（从夹断区窄缝高速通过），从而导致iD减小；另一方面，随着vDS的增大，d—s间的电场增强，使iD增大。二者变化趋势相互抵消，在预夹断后，vDS增大，iD近似不变，即iD仅仅取决于vGS，表现出iD的恒流特性。当vGD<VP时，vGS对漏极电流iD的控制。在vGD=vGS-vDS<VP，即vDS>vGS-VP的情况下，当vDS为一常量时，对应于确定的vGS，就有确定的iD。此时通过改变vGS就可以控制iD的大小，这就是场效应管的控制作用。场效应管控制作用体现在漏极电流受栅—源电压的控制，故场效应管为电压控制器件，体现其控制作用的参数为gm（低频跨导）。NgdvGSsvDSPP结型场效应管工作原理动画演示4.3.1JFET的结构和工作原理小结：在vGD=vGS-vDS>VP的情况下，即当vDS<vGS-VP(即g－d间未出现夹断)时，对应于不同的vGS，d－s间等效为不同阻值的电阻；当vDS使vGD=VP时，d－s间出现预夹断；当vDS使vGD<VP时，iD几乎仅仅决定于vGS，而与vDS无关。此时可以把iD近似看成vGS控制的电流源。4.3.1JFET的结构和工作原理综上分析可知

沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，

所以场效应管也称为单极型三极管。JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。#

为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因

此iG0，输入电阻很高。场效应管的四个工作区：可变电阻区：在预夹断前，通过改变vGS的值，可以改变沟道的宽度，从而改变漏－源极之间的电阻。恒流区：当vDS>vGS－Vp，即vGD<Vp时，各曲线近似一组横轴的平行线。当vDS增大时，iD几乎不变，因而可将iD近似为v