14、场效应晶体管和PNPN器件详解

场效应晶体管和PNPN器件详解

1. 场效应晶体管概述

场效应晶体管（FET）是一种重要的半导体器件。其中，结型场效应晶体管（JFET）是早期类型，而金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）如今最为流行。

2. 结型场效应晶体管（JFET）

• 基本结构与特性
  • JFET的基本放大器配置及输出伏安特性有其特点。在N型材料中，下端为源极（source），上端为漏极（drain）；两个P型材料区域通常外部相连，称为栅极（gate）。P - N结存在于P型和N型材料之间，正常工作时，施加在栅极的电压使这些结反向偏置。
  • 当栅极电压变化时，结处的过渡区宽度改变，从而使源极和漏极之间的沟道宽度改变，导致电阻变化，进而控制输出电路中的电流。只需5到10伏的小电压施加到栅极，就足以将沟道宽度减至零，切断输出电路中的电流。
  • JFET的一个显著优点是其输入电阻（测量栅极和源极之间）可以非常大，从1到100兆欧。这是因为输入电压使结反向偏置，只需提供穿过结的小泄漏电流。
  • JFET的电流仅由多数载流子携带，因此也被称为单极晶体管，与普通晶体管（双极晶体管）中多数和少数载流子都参与导电过程不同。
• 工作原理与耗尽区
  • 为更好理解JFET的工作原理，需回顾耗尽区。耗尽区的宽度取决于所施加的偏置。正向偏置（电压源正极接P侧，负极接N侧）会使耗尽区变窄，因为空穴和自由电子被推向结。当偏置约为0.65V时，自由电子会穿过结与空穴结