2022-2023学年高二物理竞赛课件：结型场效应管（JFET）

结型场效应管（JFET） 2 G(栅极) S(源极) D(漏极) 1. 结构和符号 结型场效应管（JFET） N P+ P+ N沟道结型场效应管 导电沟道 D G S 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 第4章 场效应管及其放大电路 引 言 场效应管也是电子技术中常用的基本元器 件之一，主要作用是实现放大或开关作用。在大 规模集成电路中应用非常普遍。 本章的重点是掌握场效应管的结构和基本 特性，了解场效应管的工作原理；对场效应管 放大电路的直流偏置和动态性能进行分析。 北华航天工业学院 3 4 引 言： 结型场效应管（JFET） 绝缘栅型场效应管（MOSFET） 场效应管分为: 场效应管是利用外加电压产生电场效应来控制电流大小，是电压控制电流的元件。 场效应管输入阻抗高（106~109Ω，最高可达1015Ω）。 场效应管是单极型晶体管，多子导电，温度稳定性好。 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 5 绝缘栅型场效应管（MOSFET） 第四章 场效应管及其放大电路 场效应管放大电路的分析 主要内容 结型场效应管（JFET） 北华航天工业学院 6 第四章 场效应管及其放大电路 S(源极) D(漏极) P N+ N+ P沟道结型场效应管 导电沟道 D G S G(栅极) 1. 结构和符号 4.1 结型场效应管（JFET） 北华航天工业学院 7 2. 结型场效应管的工作原理 第四章 场效应管及其放大电路 以N沟道结型场效应管为例 G(栅极) S(源极) D(漏极) N P+ P+ 导电沟道 （1）VGS对漏极电流iD的控制作用（当VDS=0时） 沟道较宽，沟道电阻较小。 VGS负向增大 PN结变宽，沟道变窄，沟道电阻增大。 PN结合拢，沟道夹断，沟道电阻∞。 VGS继续增大至等于VP 北华航天工业学院 8 总结：栅源电压VGS的变化，控制着沟道宽度（沟道电阻）的大小。 此时若在漏源之间加电压VDS，则随着沟道电阻的变化，漏极电流 iD也会随之发生变化。 第四章 场效应管及其放大电路 名词解释：导电沟道在栅源电压VGS大于某个值（即VP）后被夹 断，VP 称为夹断电压。N沟道结型场效应管的夹断电压VP<0， P沟道结型场效应管的VP>0。 北华航天工业学院 9 （2）VDS对漏极电流iD的影响（当VGS不变时） 时 VDS由0开始增大， 导电沟道呈楔形。沟道电阻增大。 VDS继续增大至： 发生预夹断， 夹断区向源极扩大， iD=IDSS 基本保持不变 第四章 场效应管及其放大电路 G(栅极) S(源极) D(漏极) N P+ P+ 导电沟道 + _ VDS继续增大： 北华航天工业学院 10 当VP<VGS<0时，沟道宽度减小，沟道电阻增大 对相同的VDS，iD减小。 改变VGS可以得到一组相似的伏安关系曲线 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 11 关于结型场效应管工作原理的总结： （1）JFET栅源之间的PN结是反向偏置的（ VGS和VDS极性要保证），所以栅极电流iG≈0，输入电阻很高； （2）JFET是电压控制器件，iD受VGS和VDS的控制； （3）预夹断后iD趋于饱和。 （4）P沟道JFET的工作电压，其极性与N沟道相反。 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 12 转移特性曲线 0 3. 结型场效应管的伏安特性曲线 第四章 场效应管及其放大电路 恒流区 击穿区 可变电阻区 夹断区 0 -4 -3 -2 -1 输出特性曲线 实验表明： 北华航天工业学院 12 $