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1、结型场效应管,场效应管是一种利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，是仅由一种载流子参与导电的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。 场效应管分为结型和MOS型两种，结型包括N沟道和P沟道，MOS型也包括N沟道和P沟道两种，它们分别包含了增强型和耗尽型。,1. N沟道结型场效应管的结构和符号,结型场效应管是一种利用耗尽层宽度改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流的大小的器件。它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。P区即为栅极g(G)，N型硅的一端是漏极d(D)，另一端是源极s(S)。 箭头方向表示
2、栅结正偏或正偏时栅极电流方向。,N沟道结型场效应管结构,结型场效应晶体管的工作原理,N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，现以N沟道结型场效应管为例，分析其工作原理。,N沟道结型场效应管工作时，也需要外加如图1所示的偏置电压，即在栅-源极间加一负电压(vGS0)，使栅-源极间的P+N结反偏，栅极电流iG0，场效应管呈现很高的输入电阻(高达108W左右)。在漏-源极间加一正电压(vDS0)，使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动，形成漏极电流iD。iD的大小主要受栅-源电压vGS控制，同时也受漏-源电压vDS的影响。因此，讨论场效应管的工作原理就是讨论栅-源电压vG
3、S对漏极电流iD（或沟道电阻）的控制作用，以及漏-源电压vDS对漏极电流iD的影响。,VGS对iD的控制作用,图2所示 电路说明了vGS对沟道电阻的控制作用。为便于讨论，先假设漏-源极间所加的电压vDS=0。当栅-源电压vGS=0时，沟道较宽，其电阻较小，如图2(a)所示。当vGS0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个P+N结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|vGS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大，如图2(b)所示。当|vGS| 进一步增大到一定值|VP| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断，如图2(c)所示。由于耗尽
4、层中没有载流子，因此这时漏-源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压vDS，漏极电流iD也将为零。这时的栅-源电压称为夹断电压，用VP表示。,VDS对iD的控制作用,如图3(a)所示。在vDS较小时，它对iD的影响应从两个角度来分析：一方面vDS增加时，沟道的电场强度增大，iD随着增加；另一方面，随着vDS的增加，沟道的不均匀性增大，即沟道电阻增加，iD应该下降，但是在vDS较小时，沟道的不均匀性不明显，在漏极附近的区域内沟道仍然较宽，即vDS对沟道电阻影响不大，故iD随vDS增加而几乎呈线性地增加。如图3(b)所示，这种状态称为预夹断。与前面的整个沟道全被夹断不同，预夹断后，漏极电流iD
5、0。因为这时沟道仍然存在，沟道内的电场仍能使多数载流子(电子)作漂移运动，并被强电场拉向漏极。若vDS继续增加，使vGDVP时，耗尽层合拢部分会有增加，即自A点向源极方向延伸，如图3(c)，夹断区的电阻越来越大，但漏极电流iD却基本上趋于饱和，iD不随vDS的增加而增加。因为这时夹断区电阻很大，vDS的增加量主要降落在夹断区电阻上，沟道电场强度增加不多，因而iD基本不变。但当vDS增加到大于某一极限值(用V(BR)DS表示)后，漏极一端P+N结上反向电压将使P+N结发生雪崩击穿，iD会急剧增加，正常工作时vDS不能超过V(BR)DS。,(1) 截止区（夹断区） 如果VP= -4V， VGS= -4V以下区域就是截止区 VGS VP ID=0,(2) 放大区（恒流区）产生夹断后，VDS增 大，ID不变的区域 VGS -VDS VP VDSID不变 处于恒流区的场效应管相当于一个压控电流源,(3) 饱和区（可变电阻区） 未产生夹断时，VDS增大，ID随着增大的区域 VGS -VDSVP VDSID 处于饱和区的场效应管相当于一个压控可变电阻,
