第五章結(jié)型場效應(yīng)晶體管

1、第五章結(jié)型場效應(yīng)晶體管和金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)型場效應(yīng)晶體管JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理介紹介紹JFETJFET器件器件JFETJFET的基本結(jié)構(gòu)和工藝流程的基本結(jié)構(gòu)和工藝流程JFETJFET的基本工作原理的基本工作原理溝道夾斷、漏電流飽和、夾斷電壓的概念。溝道夾斷、漏電流飽和、夾斷電壓的概念。JFETJFET特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用與與BJTBJT的比較的比較JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理介紹介紹JFETJFET器件器件結(jié)型場效應(yīng)晶體管（結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFETJFET）指的是）指的是PNPN結(jié)場效應(yīng)晶體結(jié)場效應(yīng)晶體管。管。JFETJFET和和MESFETMESFET（金屬（金屬- -半導(dǎo)體

2、場效應(yīng)晶體管）都是半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）都是利用柵結(jié)的外加電壓，控制耗盡層厚度，改變兩個(gè)歐姆利用柵結(jié)的外加電壓，控制耗盡層厚度，改變兩個(gè)歐姆結(jié)之間的電阻，進(jìn)而控制兩個(gè)歐姆結(jié)之間的電流。結(jié)之間的電阻，進(jìn)而控制兩個(gè)歐姆結(jié)之間的電流。這兩種結(jié)在反偏時(shí)空間電荷區(qū)的厚度隨外加電壓變這兩種結(jié)在反偏時(shí)空間電荷區(qū)的厚度隨外加電壓變化而變化的規(guī)律相似，其工作原理是相同的。不同之處化而變化的規(guī)律相似，其工作原理是相同的。不同之處是是MESFETMESFET用金屬用金屬- -半導(dǎo)體結(jié)替代半導(dǎo)體結(jié)替代PNPN結(jié)作為柵結(jié)。結(jié)作為柵結(jié)。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖圖5-1 由兩種工藝制成的溝道由兩種工藝制成的溝道JFET

3、（a）外延）外延擴(kuò)散工藝（擴(kuò)散工藝（b）雙擴(kuò)散工藝）雙擴(kuò)散工藝源極源極SourceS 漏極漏極DrainD 柵極柵極GateG：上柵、下柵：上柵、下柵JFET的基本結(jié)構(gòu)和工藝流程的基本結(jié)構(gòu)和工藝流程JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理其中結(jié)型場效應(yīng)晶體管半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)與雙極型其中結(jié)型場效應(yīng)晶體管半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)與雙極型晶體管的芯片結(jié)構(gòu)幾乎沒有什么區(qū)別，只不過在結(jié)型場晶體管的芯片結(jié)構(gòu)幾乎沒有什么區(qū)別，只不過在結(jié)型場效應(yīng)晶體管中使用兩個(gè)重?fù)诫s層。如圖效應(yīng)晶體管中使用兩個(gè)重?fù)诫s層。如圖5-15-1（a a）所示的）所示的采用標(biāo)準(zhǔn)平面外延工藝制成的理想的采用標(biāo)準(zhǔn)平面外延工藝制成的理想的JFETJFET的的N

4、 N溝道結(jié)型溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管，下邊重?fù)诫s的場效應(yīng)晶體管，下邊重?fù)诫s的P P+ +層為襯底，在層為襯底，在P P+ +層襯底層襯底上外延生長摻雜的上外延生長摻雜的N N型層。上邊的重?fù)诫s型層。上邊的重?fù)诫sP P+ +層是通過向?qū)邮峭ㄟ^向N N型外延層中擴(kuò)展硼形成的。型外延層中擴(kuò)展硼形成的。采用雙擴(kuò)散工藝制造采用雙擴(kuò)散工藝制造JFETJFET如圖如圖(b)(b)所示，該技術(shù)通所示，該技術(shù)通過擴(kuò)散形成溝道和上柵極。過擴(kuò)散形成溝道和上柵極。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 如如右右圖所示的結(jié)型場效圖所示的結(jié)型場效應(yīng)晶體管的典型結(jié)構(gòu)。兩個(gè)應(yīng)晶體管的典型結(jié)構(gòu)。兩個(gè)重?fù)诫s的重?fù)诫s的P+層與層與N層形成個(gè)層形

5、成個(gè)P+N結(jié)，通常稱之為柵結(jié)；結(jié)，通常稱之為柵結(jié)；N區(qū)兩端做歐姆接觸，引出區(qū)兩端做歐姆接觸，引出的電極分別稱為源極（的電極分別稱為源極（S）和漏極（和漏極（D）；兩個(gè)）；兩個(gè)P+區(qū)表區(qū)表面也做歐姆接觸，引出的電面也做歐姆接觸，引出的電極為柵極（極為柵極（G），大多數(shù)的），大多數(shù)的結(jié)型場效應(yīng)管的兩個(gè)柵極是結(jié)型場效應(yīng)管的兩個(gè)柵極是連在一起的，因此，結(jié)型場連在一起的，因此，結(jié)型場效應(yīng)晶體管盡管有效應(yīng)晶體管盡管有4個(gè)電極個(gè)電極但不是四端器件，而是三端但不是四端器件，而是三端器件。器件。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理JFETJFET工作原理工作原理：在正常工作條件下，反向偏壓加于柵：在正常工作條件下，反向

6、偏壓加于柵極極PNPN結(jié)的兩側(cè)，使得空間電荷區(qū)向溝道內(nèi)部擴(kuò)展，耗盡結(jié)的兩側(cè)，使得空間電荷區(qū)向溝道內(nèi)部擴(kuò)展，耗盡層中的載流子耗盡。結(jié)果溝道的截面積減小，從而溝道層中的載流子耗盡。結(jié)果溝道的截面積減小，從而溝道電導(dǎo)減小。這樣，源極和漏極之間流過的電流就收到柵電導(dǎo)減小。這樣，源極和漏極之間流過的電流就收到柵極電壓的調(diào)制。這種通過表面電場調(diào)制半導(dǎo)體電導(dǎo)的效極電壓的調(diào)制。這種通過表面電場調(diào)制半導(dǎo)體電導(dǎo)的效應(yīng)就稱為場效應(yīng)，這就是應(yīng)就稱為場效應(yīng)，這就是JFETJFET的基本工作原理。的基本工作原理。所以說所以說JFETJFET實(shí)際上是一個(gè)電壓控制的電阻。實(shí)際上是一個(gè)電壓控制的電阻。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原

7、理選取選取N N溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管作為分析對象。一般溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管作為分析對象。一般將結(jié)型場效應(yīng)晶體管在電路中連接成共源極接地法，即將結(jié)型場效應(yīng)晶體管在電路中連接成共源極接地法，即在漏源極之間接偏置電壓，在柵源極之間接?xùn)艠O控制電在漏源極之間接偏置電壓，在柵源極之間接?xùn)艠O控制電壓。結(jié)型場效應(yīng)晶體管源漏極之間電壓為壓。結(jié)型場效應(yīng)晶體管源漏極之間電壓為U UDSDS，源漏極，源漏極電流為電流為I ID D，該電流由，該電流由N N區(qū)的溝道電導(dǎo)決定。溝道電導(dǎo)與區(qū)的溝道電導(dǎo)決定。溝道電導(dǎo)與N N區(qū)摻雜濃度及柵、漏、源電壓有關(guān)。還與區(qū)摻雜濃度及柵、漏、源電壓有關(guān)。還與N N溝道的形狀溝道的形狀有關(guān)

8、，即溝道的長度有關(guān)，即溝道的長度、寬度和厚度寬度和厚度。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 在柵源控制電壓為零條件下，討論理想在柵源控制電壓為零條件下，討論理想JFET的工作過的工作過程和漏極特性。并熟悉一些基本概念。程和漏極特性。并熟悉一些基本概念。 本過程忽略源極和漏極的接觸電阻以及它們下方的體本過程忽略源極和漏極的接觸電阻以及它們下方的體電阻。電阻。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理當(dāng)漏電壓比較小時(shí)，發(fā)現(xiàn)漏電流當(dāng)漏電壓比較小時(shí)，發(fā)現(xiàn)漏電流I ID D隨漏電壓隨漏電壓V VD D的增的增加線性增加。加線性增加。 隨著漏電壓隨著漏電壓V VD D的增加，空間電荷區(qū)將向溝道內(nèi)擴(kuò)的增加，空間電荷區(qū)將向溝道內(nèi)

9、擴(kuò)展。由于溝道電阻的存在，從漏端到源端沿著整個(gè)溝道展。由于溝道電阻的存在，從漏端到源端沿著整個(gè)溝道會(huì)產(chǎn)生電位降，即從會(huì)產(chǎn)生電位降，即從x=Lx=L處的處的V VD D下降到下降到x=0 x=0處的零電位，處的零電位，隨著漏電壓隨著漏電壓V VD D的增加溝道逐漸變窄，漏電流的增加變得的增加溝道逐漸變窄，漏電流的增加變得越來越來緩慢，如圖中的彎曲部分。越來越來緩慢，如圖中的彎曲部分。隨著漏電壓隨著漏電壓V VD D的繼續(xù)增加，溝道的狹口會(huì)變得越來的繼續(xù)增加，溝道的狹口會(huì)變得越來越來窄，溝道電阻進(jìn)一步增大，最終出現(xiàn)如圖所示情況：越來窄，溝道電阻進(jìn)一步增大，最終出現(xiàn)如圖所示情況：在在x=Lx=L處，

10、空間電荷區(qū)連通，在空間電荷區(qū)連通的區(qū)域處，空間電荷區(qū)連通，在空間電荷區(qū)連通的區(qū)域內(nèi)自由載流子全部耗盡，這種情況稱為內(nèi)自由載流子全部耗盡，這種情況稱為溝道夾斷溝道夾斷。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理溝道夾斷時(shí)的漏電壓稱為溝道夾斷時(shí)的漏電壓稱為飽和漏電壓飽和漏電壓，用，用V VDSDS表示。表示。夾斷后再增加漏電壓，夾斷點(diǎn)將向源端移動(dòng)，但是夾斷夾斷后再增加漏電壓，夾斷點(diǎn)將向源端移動(dòng)，但是夾斷點(diǎn)的點(diǎn)位點(diǎn)的點(diǎn)位V VP P等于常數(shù)，又稱為等于常數(shù)，又稱為夾斷電壓夾斷電壓。忽溝略溝道長。忽溝略溝道長度調(diào)制效應(yīng)，漏電流將處于飽和，溝道電阻會(huì)變得很大，度調(diào)制效應(yīng)，漏電流將處于飽和，溝道電阻會(huì)變得很大，溝道夾斷

11、時(shí)電流稱為溝道夾斷時(shí)電流稱為飽和漏電流飽和漏電流，用，用I IDSDS表示。表示。本章節(jié)中是以本章節(jié)中是以N N溝道耗盡型結(jié)型場效應(yīng)晶體管為例溝道耗盡型結(jié)型場效應(yīng)晶體管為例介紹的，還有其他三種類型的結(jié)型場效應(yīng)晶體管，介紹的，還有其他三種類型的結(jié)型場效應(yīng)晶體管，P P溝溝道耗盡型、道耗盡型、N N溝道增強(qiáng)型和溝道增強(qiáng)型和P P溝道增強(qiáng)型，在溝道增強(qiáng)型，在5-85-8節(jié)中將節(jié)中將介紹。介紹。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理JFETJFET特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用JFETJFET的電流傳輸主要由一種型號的載流子的電流傳輸主要由一種型號的載流子多數(shù)載流子多數(shù)載流子承擔(dān)，不存在少數(shù)載流子的貯存效應(yīng)，因此有利于達(dá)

12、到承擔(dān)，不存在少數(shù)載流子的貯存效應(yīng)，因此有利于達(dá)到比較高的截止頻率和快的開關(guān)速度。比較高的截止頻率和快的開關(guān)速度。JFETJFET是電壓控制器件。它的輸入電阻要比是電壓控制器件。它的輸入電阻要比BJTBJT的高得多，的高得多，因此其輸入端易于與標(biāo)準(zhǔn)的微波系統(tǒng)匹配，在應(yīng)用電路因此其輸入端易于與標(biāo)準(zhǔn)的微波系統(tǒng)匹配，在應(yīng)用電路中易于實(shí)現(xiàn)級間直接耦合。中易于實(shí)現(xiàn)級間直接耦合。由于是多子器件，因此抗輻射能力強(qiáng)。由于是多子器件，因此抗輻射能力強(qiáng)。與與BJTBJT及及MOSMOS工藝兼容，有利于集成。工藝兼容，有利于集成。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與與BJTBJT的比較的比較JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理控

13、制元件：場效應(yīng)管是電壓控制元件；三極管是電流控控制元件：場效應(yīng)管是電壓控制元件；三極管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，用場制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，用場效應(yīng)管；而在信號電壓低，又允許從長信號源取較多電效應(yīng)管；而在信號電壓低，又允許從長信號源取較多電流的條件下，則用三極管。流的條件下，則用三極管。器件類型：場效應(yīng)管是單極性器件，因?yàn)樗抢枚鄶?shù)器件類型：場效應(yīng)管是單極性器件，因?yàn)樗抢枚鄶?shù)載流子導(dǎo)電；三極管是雙極型器件，因?yàn)樗抢枚鄶?shù)載流子導(dǎo)電；三極管是雙極型器件，因?yàn)樗抢枚鄶?shù)載流子及少數(shù)載流子導(dǎo)電載流子及少數(shù)載流子導(dǎo)電。靈活性：場效應(yīng)管比三極管強(qiáng)。

14、有些場效應(yīng)管的源極和靈活性：場效應(yīng)管比三極管強(qiáng)。有些場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵極電壓可正可負(fù)，而三極管的各漏極可以互換使用，柵極電壓可正可負(fù)，而三極管的各個(gè)極不能這樣使用。個(gè)極不能這樣使用。JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作原理工作頻率：場效應(yīng)管是低頻，三極管是高頻。工作頻率：場效應(yīng)管是低頻，三極管是高頻。熱穩(wěn)定性：場效應(yīng)管比三極管穩(wěn)定性強(qiáng)。熱穩(wěn)定性：場效應(yīng)管比三極管穩(wěn)定性強(qiáng)。接腳偏壓：場效應(yīng)管的源極（接腳偏壓：場效應(yīng)管的源極（S S）與漏極（）與漏極（D D）在濃度、）在濃度、大小相同時(shí)可以相互對調(diào)；三極管的集電極（大小相同時(shí)可以相互對調(diào)；三極管的集電極（C C）與發(fā)）與發(fā)射極（射極（E E

15、）則不可對調(diào)。）則不可對調(diào)。場效應(yīng)管沒有死區(qū)電壓，而三極管則有，硅管是場效應(yīng)管沒有死區(qū)電壓，而三極管則有，硅管是0.6V0.6V或或0.7V0.7V，鍺管是，鍺管是0.2V0.2V或或0.3V0.3V。理想JFET的I-V特性理想理想JFETJFET的基本假設(shè)及其意義的基本假設(shè)及其意義單邊突變結(jié)：單邊突變結(jié)：SCRSCR在輕摻雜一側(cè)在輕摻雜一側(cè)溝道內(nèi)雜質(zhì)分布均勻：無內(nèi)建電場，載流子分布均勻，無擴(kuò)溝道內(nèi)雜質(zhì)分布均勻：無內(nèi)建電場，載流子分布均勻，無擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。散運(yùn)動(dòng)。溝道內(nèi)載流子遷移率為常數(shù)；溝道內(nèi)載流子遷移率為常數(shù)；忽略有源區(qū)以外源、漏區(qū)以及接觸上的電壓降，于是溝道長忽略有源區(qū)以外源、漏區(qū)以及接觸

16、上的電壓降，于是溝道長度為度為L L；緩變溝道近似，即空間電荷區(qū)內(nèi)電場沿緩變溝道近似，即空間電荷區(qū)內(nèi)電場沿y y方向，而中性溝道方向，而中性溝道內(nèi)的電場只有內(nèi)的電場只有X X方向上的分量：二維問題化為一維問題。方向上的分量：二維問題化為一維問題。長溝道近似：長溝道近似：L2L2（2a2a），于是），于是W W沿著沿著L L改變很小，看作是矩改變很小，看作是矩形溝道。形溝道。理想JFET的I-V特性JFET中的有源溝道示意圖，中的有源溝道示意圖，在有源溝道內(nèi)空間電荷在有源溝道內(nèi)空間電荷區(qū)逐漸改變區(qū)逐漸改變.加上加上N+是為了提供良好的歐姆接觸是為了提供良好的歐姆接觸理想JFET的I-V特性JFE

17、TJFET中中X X處耗盡層寬度為處耗盡層寬度為式中，式中，V V(X)(X)和和V VG G為在為在x x處跨在反偏結(jié)上的電壓。方括號中出現(xiàn)處跨在反偏結(jié)上的電壓。方括號中出現(xiàn)- -V VG G是因?yàn)槭且驗(yàn)閂 VG G取負(fù)值。取負(fù)值。在夾斷點(diǎn)，空間電荷區(qū)的寬度正好等于溝道的寬度，則在夾斷點(diǎn)，空間電荷區(qū)的寬度正好等于溝道的寬度，則令令W=aW=a以及以及V-VV-VG G=V=VP P，可求的夾斷電壓，可求的夾斷電壓式中，式中，V VP P為夾斷電壓，常稱為夾斷電壓，常稱V VP0P0為內(nèi)夾斷電壓?？梢钥闯鰹閮?nèi)夾斷電壓?？梢钥闯鯲 VP0P0僅由器件的材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，與外加電壓無關(guān)，僅由

18、器件的材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，與外加電壓無關(guān)，是器件的固有參數(shù)。是器件的固有參數(shù)。理想JFET的I-V特性在外電場和載流子濃度梯度同時(shí)存在的情況下，載在外電場和載流子濃度梯度同時(shí)存在的情況下，載流子要同時(shí)進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。假設(shè)中，在電中流子要同時(shí)進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。假設(shè)中，在電中性溝道中，電子分布是均勻的，電子的濃度梯度為零，性溝道中，電子分布是均勻的，電子的濃度梯度為零，因此漏極電流中便只有電子漂移的成分。漏極電流：因此漏極電流中便只有電子漂移的成分。漏極電流：式中，式中，A A為電流垂直流過的面積，等于為電流垂直流過的面積，等于2Z(a-W).2Z(a-W).理想JFET的I-V

19、特性式中式中理想JFET的I-V特性例例5-15-1圖圖 的硅的硅N N溝道溝道JFETJFET的電流的電流- -電壓特性電壓特性理想JFET的I-V特性 由圖中理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線，可以看出明顯的差由圖中理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線，可以看出明顯的差異，其可由串聯(lián)電阻的差異來解釋。在書中異，其可由串聯(lián)電阻的差異來解釋。在書中5-45-4節(jié)中，節(jié)中，跨導(dǎo)跨導(dǎo)g gm m定義為漏極電流對柵極電壓的變化率，反映出晶定義為漏極電流對柵極電壓的變化率，反映出晶體管的增益。體管的增益。 從圖中可以看出，在從圖中可以看出，在gm數(shù)值較大時(shí)，不能正確數(shù)值較大時(shí)，不能正確描述描述JFET，這是因?yàn)樵诶?，這是因?yàn)樵诶硐氲南?/p>

20、的JFET中，忽略了靠近中，忽略了靠近源端和漏端的串聯(lián)電阻，由源端和漏端的串聯(lián)電阻，由于串聯(lián)電阻的影響，測得的于串聯(lián)電阻的影響，測得的跨導(dǎo)和溝道導(dǎo)納都變小了?？鐚?dǎo)和溝道導(dǎo)納都變小了。靜態(tài)特性靜態(tài)特性線性區(qū)線性區(qū) 當(dāng)流經(jīng)結(jié)型場效應(yīng)晶體管的電流較小時(shí)，電流在溝道中當(dāng)流經(jīng)結(jié)型場效應(yīng)晶體管的電流較小時(shí)，電流在溝道中產(chǎn)生的產(chǎn)生的電電位梯度較小，可以看作柵極空間電荷區(qū)形狀受影響位梯度較小，可以看作柵極空間電荷區(qū)形狀受影響非常小，則溝道形狀發(fā)生改變很小。此時(shí)，可以認(rèn)為溝道是非常小，則溝道形狀發(fā)生改變很小。此時(shí)，可以認(rèn)為溝道是一個(gè)固定阻值的電阻區(qū)，在溝道中載流子的漂移運(yùn)動(dòng)滿足歐一個(gè)固定阻值的電阻區(qū)，在溝道中載

21、流子的漂移運(yùn)動(dòng)滿足歐姆定律，其端電壓姆定律，其端電壓U UDSDS隨漏極電流隨漏極電流I ID D線性變化。線性變化。靜態(tài)特性在線性區(qū)，可令在線性區(qū)，可令V VD D0 0-V-VG G, ,運(yùn)用多項(xiàng)級數(shù)展開，運(yùn)用多項(xiàng)級數(shù)展開，得到得到靜態(tài)特性過渡區(qū)過渡區(qū)( (非飽和狀態(tài)非飽和狀態(tài)) ) 隨著漏極電流的增加，溝道中的壓降增加，漏端電位就隨著漏極電流的增加，溝道中的壓降增加，漏端電位就會(huì)明顯高于源端電位。由于整個(gè)柵電極的電位都是與源端相會(huì)明顯高于源端電位。由于整個(gè)柵電極的電位都是與源端相參照的，因而柵結(jié)的漏端現(xiàn)對于源端，處于明顯的反偏增加參照的，因而柵結(jié)的漏端現(xiàn)對于源端，處于明顯的反偏增加狀態(tài)。

22、此時(shí)柵結(jié)空間電荷區(qū)從源到漏逐漸展寬，溝道寬度會(huì)狀態(tài)。此時(shí)柵結(jié)空間電荷區(qū)從源到漏逐漸展寬，溝道寬度會(huì)相應(yīng)的逐漸減小，于是溝道電阻增大，這種情況會(huì)隨著相應(yīng)的逐漸減小，于是溝道電阻增大，這種情況會(huì)隨著U UDSDS的的升高而越來越嚴(yán)重，升高而越來越嚴(yán)重，I ID D對其線性值得偏離也會(huì)越來越大。對其線性值得偏離也會(huì)越來越大。靜態(tài)特性飽和區(qū)飽和區(qū) 溝道電壓繼續(xù)升高，溝道的空間電荷區(qū)將隨著溝道電壓溝道電壓繼續(xù)升高，溝道的空間電荷區(qū)將隨著溝道電壓的升高從漏端開始閉合，并逐漸將閉合點(diǎn)向源端緩慢推進(jìn)。的升高從漏端開始閉合，并逐漸將閉合點(diǎn)向源端緩慢推進(jìn)。空間電荷區(qū)的閉合使導(dǎo)電溝道在漏端被夾斷。夾斷的本質(zhì)是空間電

23、荷區(qū)的閉合使導(dǎo)電溝道在漏端被夾斷。夾斷的本質(zhì)是導(dǎo)電溝道的一端變成載流子已經(jīng)被耗盡的空間電荷區(qū)。此時(shí)，導(dǎo)電溝道的一端變成載流子已經(jīng)被耗盡的空間電荷區(qū)。此時(shí)，隨著溝道電壓的增加，漏極電流不再增加，稱為飽和狀態(tài)。隨著溝道電壓的增加，漏極電流不再增加，稱為飽和狀態(tài)。靜態(tài)特性 注：較高反偏漏源偏置電壓同較高反偏的柵源控制注：較高反偏漏源偏置電壓同較高反偏的柵源控制電壓對導(dǎo)電溝道的夾斷有著本質(zhì)的不同。較高反偏柵源電壓對導(dǎo)電溝道的夾斷有著本質(zhì)的不同。較高反偏柵源控制電壓的夾斷是使整個(gè)導(dǎo)電溝道載流子耗盡，漏極電控制電壓的夾斷是使整個(gè)導(dǎo)電溝道載流子耗盡，漏極電流為零。較高反偏漏源偏置電壓的夾斷只是使導(dǎo)電溝道流為

24、零。較高反偏漏源偏置電壓的夾斷只是使導(dǎo)電溝道的漏端局部耗盡，電子仍然可以被其中的強(qiáng)電場掃過空的漏端局部耗盡，電子仍然可以被其中的強(qiáng)電場掃過空間電荷區(qū)而進(jìn)入漏極，因而漏極電流是不為零的，相應(yīng)間電荷區(qū)而進(jìn)入漏極，因而漏極電流是不為零的，相應(yīng)的電流被稱作飽和漏電流。的電流被稱作飽和漏電流。靜態(tài)特性夾斷點(diǎn)首先發(fā)生在漏端，在漏端，夾斷點(diǎn)首先發(fā)生在漏端，在漏端，V(L)=VV(L)=VDSDS,可見，夾斷電壓由柵電壓和漏電壓共同確定。對于可見，夾斷電壓由柵電壓和漏電壓共同確定。對于不同的柵電壓來說，為達(dá)到夾斷條件所需要的漏電壓是不同的柵電壓來說，為達(dá)到夾斷條件所需要的漏電壓是不同的。不同的。得到飽和漏電流

25、得到飽和漏電流靜態(tài)特性在圖中又畫出拋物線在圖中又畫出拋物線式中，式中，I IDSSDSS表示柵極電壓為零（即柵源短路）時(shí)的漏極飽表示柵極電壓為零（即柵源短路）時(shí)的漏極飽和電流。和電流。靜態(tài)特性JFET的轉(zhuǎn)移特性靜態(tài)特性 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在y y方向?yàn)槿我夥蔷鶆虻碾s質(zhì)分布，方向?yàn)槿我夥蔷鶆虻碾s質(zhì)分布，所有的轉(zhuǎn)移特性都落在圖中所示的兩條曲線之間。在放所有的轉(zhuǎn)移特性都落在圖中所示的兩條曲線之間。在放大應(yīng)用當(dāng)中，通常工作在飽和區(qū)，并且在已知柵電壓信大應(yīng)用當(dāng)中，通常工作在飽和區(qū)，并且在已知柵電壓信號時(shí)，可利用轉(zhuǎn)移特性求得輸出的漏極電流。并且飽和號時(shí)，可利用轉(zhuǎn)移特性求得輸出的漏極電流。并且飽

26、和區(qū)的起始電壓（夾斷電壓）和終止電壓（雪崩擊穿電壓）區(qū)的起始電壓（夾斷電壓）和終止電壓（雪崩擊穿電壓）都會(huì)隨著柵源控制電壓的絕對值升高而降低，這是因?yàn)槎紩?huì)隨著柵源控制電壓的絕對值升高而降低，這是因?yàn)闁旁措妷悍雌邥r(shí)溝道變薄，空間電荷區(qū)在漏端擴(kuò)展柵源電壓反偏升高時(shí)溝道變薄，空間電荷區(qū)在漏端擴(kuò)展的余地變小。的余地變小。靜態(tài)特性擊穿電壓擊穿電壓 導(dǎo)電溝道的漏端一旦變成空間電荷區(qū)，漏源電壓的的持續(xù)上升就主要降落在這個(gè)高阻區(qū)域，其中的電場將會(huì)越來越強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)空間電荷區(qū)中載流子倍增的雪崩電離效應(yīng)，只要漏源電壓有微小的增加，都會(huì)引起漏極電流的急劇上升，最終導(dǎo)致器件擊穿。擊穿首先發(fā)生在溝道的漏端，那里有最高

27、的反偏電壓。此時(shí)擊穿電壓表示為;VBS=VD+|VG|式中，VD為擊穿時(shí)的漏電壓。小信號參數(shù)和等效電路JFETJFET所包含的電學(xué)特性。所包含的電學(xué)特性。具有源電阻和漏電阻的具有源電阻和漏電阻的JFET小信號參數(shù)和等效電路漏極導(dǎo)納（輸出導(dǎo)納）漏極導(dǎo)納（輸出導(dǎo)納）g gdldl漏極導(dǎo)納定義為漏極電流對漏極電壓的變化率，在漏極導(dǎo)納定義為漏極電流對漏極電壓的變化率，在線性區(qū)，可以得到漏極導(dǎo)納的表達(dá)式：線性區(qū)，可以得到漏極導(dǎo)納的表達(dá)式：從式中可以看出漏極導(dǎo)納與外加?xùn)艠O電壓的關(guān)系。從式中可以看出漏極導(dǎo)納與外加?xùn)艠O電壓的關(guān)系。小信號參數(shù)和等效電路跨導(dǎo)跨導(dǎo)g gm m跨導(dǎo)跨導(dǎo)g gm m定義為漏極電流對柵極電壓的變化率，反映定義為漏極電流對柵極電壓的變化率，反映出晶體管的增益。出晶體管的增益。線性區(qū)的跨導(dǎo)可以推導(dǎo)出：線性區(qū)的跨導(dǎo)可以推導(dǎo)出：飽和區(qū)的跨導(dǎo)可以推導(dǎo)出：飽和區(qū)的跨導(dǎo)可以推導(dǎo)出：跨導(dǎo)標(biāo)志了跨導(dǎo)標(biāo)志了JFETJFET的放大能力。的放大能力。小信號參數(shù)和等效電路柵源擴(kuò)散電容柵源擴(kuò)散電容r rgsgs和柵漏擴(kuò)散電阻和柵漏擴(kuò)散電阻r rgdgd柵極漏泄電流用和表示，它們是柵極漏泄電流用和表示，它們是P-NP-N結(jié)反向飽和電結(jié)反向飽和電流產(chǎn)生電流和表面