结型场效应管(JFET)的特性

　　JFET为结型场效应管的代表符号，因内部只有一个PN结而得名，结构示意如图(a)所示。在N型（或P型）半导体材料上，由P型（或N型）材料构成PN结，但结构与普通二极管不同。图中阴影部分为环绕本体材料组成的控制电极——栅极(G)，本体材料两端引出漏极(D)和源极(s)。因此，当本体材料为N型半导体时，漏极加正电压，源极加负电压。而本体材料为P型半导体时，漏极加负电压，源极加正电压。即使栅极电压为ov．也必然有一定的电流IDoIo与半导体本体材料杂质浓度、固有体积电阻有关。因此，具体型号的JFET漏极和源极有近似恒定的阻值。也就是说，当栅一源极电压VGs=0v，漏一源极电压VDS在击穿电压范围时，漏一源极间电阻RDS电压、电流关系成电阻性的一条直斜线，且一定型号JFET的RDS相等，大多数小功率JFET的RDS约为5kΩ。
　　
　　当不同导电沟道的JFET按图(b)接八VGs时，RDS的导电特性则随VGs值变化。对N沟道JFET而言，VGS的负值增大将使沟道电阻增大，导致ID减小，以致形成图(c)的关系曲线。形成这种关系的原因是，N型半导体内部的电子被栅极负电位形成电场所排斥，在P区周围产生耗尽屡．N型半导体导电沟道变窄，漏一源极电流减小。由于此种导电特性，VDS、IDS的关系受到VGS的控制。
　　
　　当VGS=0V时，IDS随VGS/RGS的斜率上升，VGS为某一定值时．VGS负值到一定程度则lGS被夹断，即使增大VDS，lDS也不再增大，因此也称此时VGS值为夹断电压VPo很明显，随V∞的值不同，Vp会有不同的值：VOS越高，则需要的VGIS负值也越大，所以对应不同的VDS值，有不同的夹断电压VPo沟道一旦被夹断，lDS与VDS无关，呈现一条水平线，此时lDS只受控于VGS。
　　
　　JFET的工作点总是设置于夹断区，此区域VGS对lDS有极大的控制能力。此控制功能与五极、四极束射电子管极为相似，特性曲线也基本相同。JFET的夹断点Vp相当于五极电子管的阳极电流饱和点。JFET的夹断电压Vp，实际上是指VDS为一定值时lDS不再受VDS控制的一点，从结构上理解可以为VGS的负值形成电场限制了导电沟道的宽度，因而VDS再增加也无法允许更大的电流通过。
　　
　　P沟道JFET的控制功能与上述相同，只是极性相反而已。JFET的漏一源极只是半导体材料的两个引出端，因而可以互换使用，只要保持漏、源极的电压极性，对性能无影响，故符号中D、S极是相同的。
　　
　　由图(c)的控制特性可见，JFET当Ves=OV时，los的绝对值最大,VGS值向正（P沟道）或负（N沟道）增大，IDS逐渐减小直到截止。上述控制特性使JFET动作受限于最大漏极电流lDSS，IDSS的绝对最大值取决于P或N型沟造材料的导通电阻率，而相对最大值取决于应用状态下VDS／RDS的比值。如果是N型沟道JFET，当其VGS的负值减小到接近0时，ID也必然增大到lDSS值，从而VGS失去了对ID的控制功能，因此时导电的电子已被耗尽，已无受控的余地而失去放大功能。JFET受沟道lDSS的限制功耗较小，故目前JFET只有小功率的产品，即唯一的耗尽型JFET，只能用于小信号电压放大电路。
　　
　　JFET的IDS控制过程中，栅极的电压只是形成电场控制导电沟道的宽度，而无电流注入，存在于栅极的电流只是PN结的反向漏电流，一般仅为十分之几微安，因而JFET的输入阻抗达10的10次方—10的12次方Ω。JFET的控制关系是栅一源极电压对漏一源极电流的控制，控制能力非电流放大系数也非电压放大系数所能直接表征的。
　　
　　根据上述控制原因，通常以互导(gm)表示VGS对IDS的控制能力。互导又称为跨导，实际表示的是导电的能力，称为电导。电导的本质是电阻的倒数，即电阻大时称电导减小。互导指相互电导或跨越电极间的控制过程。在场效应管中，漏一源极电压控制的，所以称为互导或跨导(Transconduc-tance)，常以gm表示，单位为电阻倒数即gm=1/R=I/V，其中V系指VGS，电流I系指Io，所以gm的单位是安/伏，表示VGs变化1V时IF的电流变化量1安／伏称为1姆欧写成1Ω，国际上称1姆欧为1西门子，写作1S（Siemens）：较小的单位是毫姆欧，即1mA/V,表示VGS变动1V漏一源极电流变动的mA值，也称毫西门子，用mS表示。所以互导gm=△Io／△VGSo结型场效应管还有以下特点。
　　
　　1、驱动功率极小

　　因为场效应管为电压驱动，输人阻抗极高，只要在栅一源极施加驱动电压，即可控制漏漏极电流，此优点在大功率输出电路中是相当有利的。根据前述计算可知，在输出级需要10A的输出电流时，如果双极型输出管β≈20，则前级驱动器必须有0.5A的驱动电流，为此大功率输出级必须采用多级中功率、大功率管驱动级。而采用场效应管后，只要求驱动级输出足够的电压即可满足。
　　
　　2、频率特性好
　　
　　所有不同种类的场效应管均系沟道导电，导电沟道内无多数载流子存储效应，对JFET而言，增益带宽积等于gm/2πCi。其中，Ci为栅极输人电容。一般小功率JFET的Ci<lOOpF。只要gm值>40mAN（此值为JFET-般都能达到的），则增益带宽均在100MHz以上。用JFET组成音响电压放大器，频率特性总是绰绰有余的。
　　
　　3、无二次击穿现象
　　
　　二次击穿是双极型晶体管所特有的一种破坏性热电击穿。由乎两个结都具有正温度系数特性，当VCf增大到某一值时，lc会迅速增大，温度随之升高。当VCE进一步增大使lc达到某一临界值时，温度急剧升高，管压降下降,IC仍继续增大，表现导通电阻为负值现象，致使晶体管突然损坏。这种现象称之为二次击穿。场效应管的沟道电流具有负温度系数特性，故不易发生此现象，因而安全性优于双极型晶体管。
　　
　　4、导通特性

　　场效应管导通时，导通特性呈电阻性，通常以导通电阻Ros表示，使其端电压和电流符合欧姆定律。因此，场效应管可以直接并联运用，不加均流电阻。并联应用时，IDS大的开关管，只CS必然较小，使两者的电流分酡自然与k相对应。

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