结型场效应晶体管的结构解析

结型场效应晶体管（Junction Field-Effect Transistor, JFET）是在同一块 N型半导体上制作两个高掺杂的P区，并将它们连接在一起，所引出的电极称为栅极（G），N型半导体两端分别引出两个电极，分别称为漏极（D）和源极（S），如图 1.11所示。结型场效应晶体管通过栅极电压改变两个反偏PN 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），进而调节沟道的导电性来实现对输出电流的控制，是具有放大功能的三端有源器件，也是单极场效应管中最简单的一种，它可以分N沟道或者P沟道两种。

结型场效应晶体管分为耗尽型（D-JFET），即在零栅偏压时就存在有沟道以及增强型（E-JFET），在零栅偏压时不存在沟道两种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，以至于栅 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。

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PN结从而导致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，进入饱和放大区，这时JFET 呈现为一个恒流源。

JFET 的特点：①是电压控制器件，则不需要大的信号功率。②是多数载流子导电的单极晶体管，无少子存储与扩散问题，速度高，噪音系数低；而且漏极电流Ids的温度关系取决于载流子迁移率的温度关系，则电流具有负的温度系数，器件具有自我保护的功能。③输入端是反偏的PN结，则输入阻抗大，便于匹配。④输出阻抗也很大，星现为恒流源，这与BIT大致相同。⑤JFET一般是耗尽型的，但若采用高阻衬底，也可得到增强型 JFET（增强型JFET 在高速、低功耗电路中很有应用价值）；但是一般只有短沟道的JFET 才是能很好工作的增强型器件。实际上，静电感应晶体管也就是一种短沟道的JFET。⑥沟道是处在半导体内部，则沟道中的载流子不受半导体表面的影响，因此迁移率较高、噪声较低。