第十三章 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管

第13章結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管2014-12-15第13章結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管13.1JFET概念13.2器件的特性13.3非理想因素13.4等效電路和頻率限制13.5高電子遷移率晶體管13.1JFET概念內(nèi)容13.1.1pnJFET基本原理13.1.2MESFET基本原理結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管分類：pnJFETMESFET由肖特基勢(shì)壘整流接觸結(jié)制成所用知識(shí)：半導(dǎo)體材料、PN結(jié)、肖特基勢(shì)壘二極管JFET基本概念基本思路：加在金屬板上的電壓調(diào)制（影響）下面半導(dǎo)體的電導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)AB兩端的電流控制。場(chǎng)效應(yīng)：半導(dǎo)體電導(dǎo)被垂直于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)調(diào)制的現(xiàn)象。特點(diǎn)：多子器件，單極型晶體管。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析

的形成:（n溝耗盡型）

圖3.1對(duì)稱n溝pn結(jié)JFET的橫截面漏源電壓在溝道區(qū)產(chǎn)生電場(chǎng)，使多子從源極流向漏極。13.1.1

pn-JFET

與MOSFET比較

的形成:（n溝耗盡型）

圖3.1對(duì)稱n溝pn結(jié)JFET的橫截面厚度幾—十幾微米兩邊夾結(jié)型:大于107Ω，絕緣柵:109～1015Ω。13·1·1pn-JFET

溝道隨VGS變化情況(VDS很小時(shí))VGS=0VGS<0VGS<<0溝道相當(dāng)于一個(gè)電阻柵極和溝道形成的pn結(jié)反偏空間電荷區(qū)將溝道填滿反偏到一定程度時(shí)的空間電荷區(qū)將溝道區(qū)完全填滿，這稱為溝道夾斷。13·1·1pn-JFET溝道中的電流由柵電壓控制；對(duì)電流的控制，一部分是通過柵電壓實(shí)現(xiàn)，另一部分是晶體管本身的行為；這種器件是常開或耗盡型器件，即必須施加?xùn)艠O電壓才能使器件關(guān)斷。13·1·1pn-JFET

溝道隨VDS變化情況（VGS=0時(shí)）VDS=0VDS>0VDS>>013·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析1、

VGS=0的情況：注：a.柵結(jié)p+n結(jié)近似單邊突變結(jié)。

b.溝道區(qū)假定為均勻摻雜。（1）器件偏置特點(diǎn)

VDS=0時(shí)柵結(jié)只存在平衡時(shí)的耗盡層沿溝長(zhǎng)方向溝道橫截面積相同

VDS>0

漏端附近的耗盡層厚度↑,溝道區(qū)擴(kuò)展，沿溝長(zhǎng)方向溝道橫截面積不同,漏端截面A最小。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析（2）ID—VDS關(guān)系

VDS較?。篤DS增大：VDS較大：增加到正好使漏端處溝道橫截面積

=0夾斷點(diǎn)：溝道橫截面積正好=0線性區(qū)過渡區(qū)13.1.1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析飽和區(qū)：（VDS

在溝道夾斷基礎(chǔ)上增加）ID存在，且仍由導(dǎo)電溝道區(qū)電特性決定,器件相當(dāng)于一個(gè)恒流源。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析擊穿區(qū)：（VDS大到漏柵結(jié)的雪崩擊穿電壓）13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析2、

VGS<0的情況：（1）器件偏置特點(diǎn)（VDS=0）零偏柵壓小反偏柵壓VGS<0

漏（源）柵結(jié)已經(jīng)反偏；

耗盡層厚度大于VGS=0的情況；有效溝道電阻增加。13.1.1pn-JFET漏源I-V特性定性分析（2）—

關(guān)系

特點(diǎn)：a.電流隨電壓變化趨勢(shì)，基本過程相同，

b.電流相對(duì)值減小。

c.VDS(sat:VGS<0)<VDS(sat:VGS=0)

d.BVDS(sat:VGS<0)<BVDS(sat:VGS=0)

13.1.1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析3、

足夠小

↓=使上下耗盡層將溝道區(qū)填滿，溝道從源到漏徹底夾斷，＝0，器件截止。結(jié)論：柵結(jié)反偏壓可改變耗盡層大小，從而控制漏電流大小。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析N溝耗盡型JFET的輸出特性：非飽和區(qū)：漏電流同時(shí)決定于柵源電壓和漏源電壓飽和區(qū)：漏電流與漏源電壓無關(guān)，只決定于柵源電壓13.1.2MESFET肖特基勢(shì)壘代替PN結(jié)13.1.2MESFET肖特基勢(shì)壘代替PN結(jié)半絕緣襯底（本征情況下）耗盡型：加負(fù)壓耗盡層擴(kuò)展到夾斷（正壓情況不行）耗盡型：13.1