结型场效应晶体管工作原理

结型场效应晶体管工作原理

结型场效应晶体管（Junction Field-Effect Transistor，JFET）：JFET是由p-n结栅极（G）与源极（S）和漏极（D）构成的一种具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通过电压改变沟道的导电性来实现对输出电流的控制。

对于结型场效应晶体管（JFET），最常见到的是耗尽型JFET（D-JFET），即在0栅偏压时就存在有沟道 的JFET；一般，不使用增强型JFET（E-JFET）——在0栅偏压时不存在沟道 的JFET。这主要是由于长沟道E-JFET在使用时较难以产生出导电的沟道、从而导通性能不好的缘故。不过，由于高速、低功耗电路中应用的需要，有时也需要采用E-JFET。

JFET导电的沟道在体内。耗尽型和增强型这两种晶体管在工艺和结构上的差别主要在于其沟道区的掺杂浓度和厚度。D-JFET的沟道的掺杂浓度较高、厚度较大，以致于栅pn结的内建电压不能把沟道完全耗尽；而E-JFET的沟道的掺杂浓度较低、厚度较小，则栅pn结的内建电压即可把沟道完全耗尽。

但是，对于短沟道E-JFET，情况则有所不同，因为这种晶体管的漏极电压可以作用到源极附近，使得沟道中的势垒降低，所以能够形成导电沟道。这种E-JFET从本质上来说也就是静电感应晶体管。

在导电机理上与JFET相同的场效应晶体管就是Schottky栅极场效应晶体管（MESFET），这里只是用金属-半导体接触的Schottky结代替了p-n结作为栅极。

另外还有一种场效应晶体管，就是高电子迁移率晶体管（HEMT），这种器件在结构上与MESFET类似，但是在工作机理上却更接近于MOSFET。

此外，MOSFET的衬偏效应实际上也就是JFET的一种作用。

结型场效应晶体管工作特性

对于耗尽型的JFET，在平衡时（不加电压）时，沟道电阻最小；电压Vds和Vgs都可改变栅p-n结势垒的宽度，并因此改变沟道的长度和厚度（栅极电压使沟道厚度均匀变化，源漏电压使沟道厚度不均匀变化），使沟道电阻变化，从而导致Ids变化，以实现对输入信号的放大。

当Vds较低时，JFET的沟道呈现为电阻特性，是所谓电阻工作区，这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升，但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大；进一步增大Vds时，沟道即首先在漏极一端被夹断，则漏极电流达到最大而饱和（饱和电流搜大小决定于没有被夹断的沟道的电阻），这就是JFET的饱和放大区，这时JFET呈现为一个恒流源。

JFET的放大作用可用所谓跨导gm = δIds / δVgsS ］（Vds =常数） 来表示，要求跨导越大越好。