JFET的结构和工作原理

1. JFET的结构和符号

N沟道JFET P沟道JFET

2. 工作原理（以N沟道JFET为例）

N沟道JFET工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压——V_GS< 0，在D-S间加一个正电压—— V_DS>0.

栅极—沟道间的PN结反偏，栅极电流i_G»0，栅极输入电阻很高（高达107W以上）。

N沟道中的多子（电子）由S向D运动，形成漏极电流i_D。i_D的大小取决于V_DS的大小和沟道电阻。改变V_GS可改变沟道电阻，从而改变i_D 。

主要讨论V_GS对i_D的控制作用以及V_DS对i_D的影响。

①栅源电压V_GS对i_D的控制作用

当V_GS＜0时，PN结反偏，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，I_D减小；V_GS更负时，沟道更窄，I_D更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断， I_D≈0。这时所对应的栅源电压V_GS称为夹断电压V_P。

②漏源电压V_DS对i_D的影响

在栅源间加电压V_GS ＜ 0 ，漏源间加正电压V_DS > 0。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为V_GD=V_GS-V_DS，比源端耗尽层所受的反偏电压V_GS大,(如:V_GS=-2V, V_DS =3V, V_P=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为V_GD=-5V，源端耗尽层受反偏电压为-2V),使靠近漏端的耗尽层比源端宽，沟道比源端窄，故V_DS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。

当V_DS增加到使V_GD=V_GS-V_DS =V_P 时，耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。

当V_DS继续增加时，预夹断点下移，夹断区向源极方向延伸。由于夹断处电阻很大，使V_DS主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区的载流子都拉至漏极，形成漏极电流I_D。预夹断后I_D基本不随V_DS增大而变化。

① V_GS对沟道的控制作用

当V_GS＜0时，PN结反偏®耗尽层加厚®沟道变窄。 V_GS继续减小，沟道继续变窄。当沟道夹断时，对应的栅源电压V_GS称为夹断电压V_P （ 或V_GS(off) ）。对于N沟道的JFET，V_P <0。

② V_DS对沟道的控制作用

当V_GS=0时，V_DS­ ® I_D ­, G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。

当V_DS增加到使V_GD=V_P 时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时V_DS ­ ®夹断区延长®沟道电阻­®I_D基本不变。

③ V_GS和V_DS同时作用时

当V_P <V_GS<0 时，导电沟道更容易夹断，对于同样的V_DS ， I_D的值比V_GS=0时的值要小。在预夹断处, V_GD=V_GS-V_DS =V_P (或V_DS=V_GS - V_P).

综上分析可知

l 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。

l JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此i_G»0，输入电阻很高。

l JFET是电压控制电流器件，i_D受v_GS控制。

l 预夹断前i_D与v_DS呈近似线性关系；预夹断后，i_D趋于饱和。