38结型场效应晶体管（JFET）.PPT

* 1、 JFET的基本工作原理 1）JFET的基本结构 源极 栅极 漏极 N沟道 增强型 耗尽型 P沟道 增强型 耗尽型 结构示意图 §4-8结型场效应晶体管（JFET) S G G D P+ N沟道 基本结构图 2）JFET的基本工作原理 平衡态沟道电阻： VDS IDS S L 2a D G G n P+ P+ A VGS=0 VGS0 IDsat VDsat IDsat VDsat B C a a S D G P+ n x0 VDS VGS a L h1 h2 a ID In(y) y x 3、 伏－安特性 S D G P+ n x0 h1 h2 a ID In(y) y x VD=VDsat 时，h2=a VGS=Vbi时 VDS=0,h1=h2=a时栅结上的电压Vp0=Vbi-Vp(VGS) 4 、输出特性曲线与转移特性曲线 5、MESFET S D G S D G S D G S D G P沟道 N沟道 耗尽型 增强型 箭头代表栅pn结方向 短粗线代表沟道 2 、JFET的直流参数、低频小信号交流参数 1） JFET的直流参数 夹断电压 JFET沟道厚度因栅p+-n结耗尽层厚度扩展而变薄，当栅结上的外加反向偏压VGS使p+-n结耗尽层厚度等于沟道厚度一半(h=a)时，整个沟道被夹断，此时的VGS称为JFET的夹断电压，记为 Vp。 Vp0=Vbi-Vp表示整个沟道由栅源电压夹断时，栅p-n结上的电压降，为区别起见，称为本征夹断电压。 本征夹断电压 最大饱和漏极电流IDSS VGS=Vbi时的漏极电流，又称最大漏源饱和电流。 最小沟道电阻Rmin Rmin表示VGS＝0、且VDS足够小，即器件工作在线性区时,漏源之间的沟道电阻，也称为导通电阻。对于耗尽型器件，此时沟道电阻最小，因而称其为最小沟道电阻。 栅极截止电流IGSS和栅源输入电阻RGS 栅极截止电流是pn结(或肖特基结)的反向漏电流电流 结型场效应晶体管有较高的输入电阻，且该电阻与温度、反向偏压及辐照等因素有关。 输入电阻： 栅源击穿电压BVGS 表示栅源之间所能承受的栅p-n结最大反向电压。VDS=0时，此电压决定于n型沟道区杂质浓度。当VDS0时，漏端n区电位的升高使该处p-n结实际承受的反向电压增大，所以实测的BVGS值还与VDS有关。 漏源击穿电压BVDS 表示在沟道夹断条件下，漏源间所能承受的最大电压。 在JFET中，无论是VGS，还是VDS，对于栅结都是反向偏压，二者叠加的结果是漏端侧栅结上所加的反向偏压最大。 2） JFET的交流小信号参数 跨导gm 跨导定义为漏源电压VDS一定时，漏极电流的微分增量与栅极电压的微分增量之比. 非饱和区跨导： VDS IDS VGS=0 VGS0 饱和区跨导： 饱和区跨导随栅压幅度减小而增大，当VGS=Vbi时达到最大值G0。 跨导的单位是西门子S(1S＝1A/V)。 器件的跨导与沟道的宽长比Z/L成正比，所以在设计器件时通常都是依靠调节沟道的宽长比来达到所需要的跨导值。 由于存在着沟道长度调制效应，要得到好的饱和特性，L就不能无限制地减小，一般控制L为5至10mm左右。 为了增大器件的跨导，往往采用多个单元器件并联的办法来扩大沟道宽度。 对于同一个器件而言，跨导随栅电压VGS和漏电压VDS而变化，当VGS=0，VDS=VDsat时，跨导达最大值。 P-Si P-Si N-外延层 P+扩散 N型岛 P+ P+ P+栅区扩散 N+源漏扩散 氧化层 N型岛 栅电极 漏电极 源电极 大跨导JFET图形结构(多沟道并联） 漏极电导gD 表示漏极电流随漏源电压的变化关系。定义为： *