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JFET晶体管的工作原理:如何通过控制栅极电压来控制漏极电流

HOTKING 2019-09-25 15:27:52 JFET 晶体管 JFET,晶体管

双极结型晶体管是电流控制器件。在这个晶体管中,主要是基极电流控制器件的工作。在BJT,少数和多数承运人都参与了这项行动。另一方面,结型场效应晶体管是电压控制器件,并且只有多数载流子参与操作。本文介绍结型场效应晶体管的基本工作原理。

双极结型晶体管是电流控制器件。在这个JFET晶体管中,主要是基极电流控制器件的工作。在BJT,少数和多数承运人都参与了这项行动。另一方面,结型场效应晶体管JFET是电压控制器件,并且只有多数载流子参与操作。在介绍结型场效应晶体管JFET的基本工作原理之前,我们首先回顾一下器件的基本结构,因为它有助于我们更好地理解这个问题。

这里,在相对类型的半导体之间产生p型或n型半导体的沟道。这意味着如果通道是p型,则周围将是n型,如果通道是n型,则周围将是p型。根据沟道中使用的半导体的类型,存在两种类型的结型场效应晶体管JFET,即n沟道JFET和p沟道JFET。

为了理解结型场效应晶体管JFET的基本工作原理,我们在这里采用n沟道JFET,尽管P沟道JFET的工作与n沟道FET的工作相同。

连接到n通道一端的端子称为漏极端子,连接到通道另一端的端子称为源端子。连接到围绕相对型半导体材料的沟道的层的金属端子(这里是p型)被称为栅极端子。

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现在让我们将外部电路连接到这三个端子。这里我们连接晶体管漏极的电压源电路的正极。电压源的负端接地。如图所示,栅极端子也连接到地。

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现在在该条件下,n沟道比栅极区域获得更高的电位,因此p型栅极区域和n型沟道区域之间的结将处于反向偏置状态。结果,该结的耗尽层变得更厚,并且显然,耗尽层的厚度取决于这两个区域之间的电压差。

现在,如果我们观察通道,我们看到通道对漏极端子的潜力大于对源极端子的潜力。因为电压源的正极端子在漏极端子处连接而源极端子接地。由于沿沟道的电压分布,靠近漏极的结的部分比结的下部获得更多的电压应力。结果,靠近漏极的耗尽层的宽度将大于下部的宽度。在那种情况下,由于在漏极和源极之间施加的电场,多数载流子(这里n通道多数载流子是自由电子)通过通道连续流动。如果我们缓慢增加漏极电压,则通过场效应晶体管JFET沟道的电流线性增加。然而,在特定的漏极电压之后,这种线性度不会继续。该电压称为夹断电压。当我们增加漏极电压时,沟道到栅极的电压差也会增加。然而,这种差异更倾向于漏极端子。因此,朝向漏极端子的耗尽层比朝向源极端子的耗尽层更快。在夹断电压下,耗尽层彼此接触并且理论上阻挡沟道。因此理论上,通过通道的电流的漏极电流变为零,但实际上电流不会为零而是获得恒定值。这种差异更倾向于漏极端子。因此,朝向漏极端子的耗尽层比朝向源极端子的耗尽层更快。在夹断电压下,耗尽层彼此接触并且理论上阻挡沟道。因此理论上,通过通道的电流的漏极电流变为零,但实际上电流不会为零而是获得恒定值。这种差异更倾向于漏极端子。因此,朝向漏极端子的耗尽层比朝向源极端子的耗尽层更快。在夹断电压下,耗尽层彼此接触并且理论上阻挡沟道。因此理论上,通过通道的电流的漏极电流变为零,但实际上电流不会为零而是获得恒定值。

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因为一旦漏极电流变为零,沟道中就不会出现电压降,因此结的反向偏置消失,然后再次漏极电流开始流动并再次建立电压降。由于这种现象,耗尽层从不接触,并且总是存在窄沟道以促进漏极电流流动。

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随着漏极电压增加超过夹断值,耗尽层变得越来越接近。结果,沟道的电阻成比例地增加,这使漏极电流几乎保持恒定。

现在我们将漏极电压固定在一定水平,并在栅极端施加负电压,然后慢慢增加负栅极端电压,让我们看看会发生什么。如果我们将负栅极端子电压从零增加到某个负值,则沟道和栅极区域之间的电压差增加,因此耗尽层的宽度增加。因此,此处通道的开口也减小,这导致即使在固定的漏极电压下漏极电流也减小。

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因此,我们现在可以清楚地知道如何通过控制栅极电压来控制漏极电流。希望您对结型场效应晶体管JFET的基本工作原理有所了解。

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