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场效应管的应用与工作原理分析

1.什么叫场效应管？

FET是Field-Effect-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.场效应管的工作原理：

(a)JFET的概念图

(b)JFET的符号

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0.8V)，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=0.1-10μA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。

场效应管工作原理用一句话说，就是漏极-源极间流经沟道的I，用以门极与沟道间的pn

D

结形成的反偏的门极电压控制I。更正确地说，ID流经通路的宽度，即沟道截面积，它

D

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

10.4.1(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ィ创勇┘蛟醇械缌鱅流动。达到饱和区域如图10.4.2(a)所

D

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，I饱和。将这种状态称为夹

D

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10.4.1(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I的饱和现象。其次，如图10.4.2(c)所示，VGS向负的方向变化，让VGS=VGS

D

(off)，此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。而且VDS的电场大部分加到过渡层上，

将电子拉向漂移方向的电场，只有靠近源极的很短部分，这更使电流不能流通。

3.场效应管的分类和结构:

场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名，绝

缘栅型场效应管(JGFET)则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘