接合场效果晶体管（JFET）简介

在本教程中，我们将学习场效应晶体管(FET)的一个变种，称为结场效应晶体管或简单的JFET。我们将看到电路符号，基本偏置条件，V-I特性，一个简单的放大器电路和很少的应用程序。

介绍

FET晶体管是电压控制器件，而BJT晶体管是电流控制器件。FET晶体管基本上有三个端子，如漏极(D)、源极(S)和栅极(G)，它们相当于相应的BJT晶体管的集电极、发射极和基极端子。

在BJT晶体管中，输出电流由施加在基极上的输入电流控制，但在FET晶体管中，输出电流由施加在栅端上的输入电压控制。

在场效应晶体管中，输出电流通过漏极和源极之间的通路称为通道，该通道可以由p型或n型半导体材料制成。在BJT晶体管中，小的输入电流作用于大的负载，而在FET中，小的输入电压作用于大的负载。

The BJT transistors are ‘bipolar’ devices because they operates with both types of charge carriers, such as electrons and holes but the FET transistors are ‘unipolar’ devices because they operate with the charge carriers of either electrons (for N-channel) or holes (for P-channel).

与BJT晶体管相比，FET晶体管的尺寸更小，功耗也更小。由于这种高效率，场效应晶体管取代相应的BJT晶体管，在许多电子电路应用中得到应用。这些场效应晶体管由于其低功耗的特性，在芯片设计中非常有用。像BJT一样，FET晶体管也有p通道和n通道。

场效应晶体管具有较高的输入阻抗，而BJT具有相对较低的输入阻抗。由于这种高阻抗值，场效应晶体管对小的输入电压非常敏感。场效应晶体管主要分为两种类型;它们是结场效应晶体管(JFET)和绝缘栅场效应晶体管(IG-FET)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

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结场效果晶体管（JFET）

结场效果晶体管（JFET）是FET晶体管之一。JFET是最简单的FET晶体管，它有三个终端。JFET晶体管用作电子控制开关，电压控制电阻和放大器。

BJT晶体管由pn结构成，而JFET晶体管有一个通道而不是pn结。该通道是由p型或n型半导体材料形成的。

JFET晶体管分为两种类型;它们是n通道JFET和p通道JFET。在n沟道JFET通道与捐赠者掺杂杂质由于当前穿过英吉利海峡是负的(即由于电子)但在p沟道JFET通道与受主掺杂杂质由于电流通过这个通道是积极的(即由于洞)。

n通道JFET比p通道JFET有更大的电流传导，因为电子的迁移率大于空穴的迁移率。因此，n通道的jfet比p通道的jfet得到了更广泛的应用。在栅极(G)端子处的小电压控制JFET通道(漏极和源之间)中的电流流。

发射器和收集器端子在BJT中使用PN-结连接，但在JFET中，漏极和源端子与通道连接。在栅极端子处施加的小电压控制在JFET的漏极和源之间的频道之间的电流流动。在N沟道JFET中，该栅极电压为负，在P沟道JFET中是正的。

BJT和JFET之间的一个主要区别是，当JFET具有反向偏置结时，栅极电流可能为零，但在BJT中，基极电流总是大于零。BJT和JFET的符号比较如下图所示。

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n沟道JFET偏压

n通道JFET晶体管的内部图如下所示。这是一个具有n型沟道和p型区域材料的晶体管。如果栅极扩散到n型沟道中，则形成反向偏置pn结，当晶体管没有外部电源时，在栅极终端周围形成耗尽区。通常，jfet被称为耗尽模式器件。

这个耗尽区随着pn结周围厚度的变化而产生一个电位梯度。这种pn结通过减小通道宽度和增加通道电阻来阻止流过通道的电流。

现在JFET的通道用零偏置电压施加为输入。由于在栅极 - 漏极和栅极和源之间的耗尽区域的小部分之间形成的耗尽区域的大部分。

如果小电压(V_DS.）施加零栅极电压的漏极源（V._G然后电流(I_DS.)将流经此水道。现在如果我们施加少量的负电压(-V_GS)(即反向偏置条件)，则耗尽区宽度增大，从而导致通道长度的部分减小，并降低了通道的传导。

这个过程被称为“挤压效应”。如果我们将在栅极终端增加更多的负电压，那么它将减少通道宽度，直到没有电流流过通道。在这种情况下，JFET就被称为“被掐掉了”。FET通道关闭时所施加的电压称为“掐断电压(V_P.）“。

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捏效应

上面显示了具有n通道结构的JFET。在最初，如果栅电压为零，那么通道电阻也为零，通道的传导高。如果栅极电压(即负电压)增加到零以上，那么通道的电阻也增加，少量的电流将流过通道。

如果我们在栅极终端应用大量的负电压，则通道完全通过它阻挡电流的流量。在这种情况下，通过通道没有电流流动，现在JFET充当完美的电阻器。

通道关闭时JFET的状态称为“掐断”，在这种情况下施加在栅极上的电压称为“掐断电压(V_P.）“。在夹持状态下栅极电压（V_GS)控制通道电流。p通道JFET的操作与n通道JFET相同，但有一些变化，如通道电流是正的，因为空穴导通，需要反向极性来施加栅极电压。

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JFET V-I特征

n通道JFET的V-I特性如下所示。在这种n通道JFET结构中，栅极电压(V_GS）控制源漏极之间的电流。JFET是一个电压控制装置，所以没有电流流过栅极，然后源电流（i_S.）等于漏极电流（i_D.也就是我_D.=我_S.．

在该V-I特征中，电压V_GS表示栅极与源和电压V之间施加的电压_DS.表示漏极和源极之间施加的电压。

由于输入电压的不同，JFET在不同的运行阶段具有不同的特性，下面将解释JFET在不同区域的特性。JFET主要在欧姆区、饱和区、截止区和击穿区工作。

欧姆地区:如果是V._GS= 0时，通道的耗尽区域非常小，在这个区域内JFET起到电压控制电阻的作用。

挤压区域：这也称为截止区域。当栅极电压为负时，JFET进入该区域，然后通道关闭I.E.NO电流流过通道。

饱和或活动区域:在这一区域，通道充当由栅极电压(V)控制的良好导体_GS）.

破坏地区:如果排水到源极电压（v_DS.）足够高，然后JFET的通道断开，并且在该区域中不受控制的最大电流通过该装置。

P沟道JFET晶体管的V-I特征曲线也与N沟道JFET具有一些例外，例如栅极到源极电压（V_GS）肯定地增加，然后漏极电流降低。

排水电流i_D.施加电压V时流过通道为零_GS等于夹紧电压V._P.．在JFET的正常工作中，施加的栅极电压V_GS在0到V之间_P.，在这种情况下，漏极电流I_D.流过通道可以按如下计算。

一世_D.=我_DSS（1-（v_GS/ V._P.）)²

在哪里

一世_D.=漏极电流

一世_DSS最大饱和电流

V._GS=源电压的门

V._P.=挤压电压

漏极源电阻等于漏极源电压的变化率和漏极电流变化率的比率。

R._DS.=ΔV_DS./Δ我_D.= 1 / g_M.

在哪里

R._DS.=漏源电阻

V._DS.=极至源极电压

一世_D.=漏极电流

G_M.= Trans-conductance获得

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JFET共源放大器

与BJT晶体管一样，FET晶体管也用于设计单级等级放大器。JFET的公共源放大器类似于BJT晶体管的公共发射极放大器。JFET在BJTS上的优势是它们的高输入阻抗。

具有电阻器R形成的偏置网络的公共源放大器电路₁和R₂下面给出。

这是一个在a类模式偏置的共源放大电路。所需的栅极电压用R计算_S.价值。通常，源电阻两端的电压设置为v的四分之一_DD.例如V_S.= V_DD./ 4。我们需要通过正确选择电阻器R设置DC静态电压₁和R_2。

这里，漏极电流由负栅极电压控制。在N沟道JFET晶体管中，栅极从未包含正电压，因为漏极电流流过栅极而不是通过源并导致JFET损坏。

如果电压极性相反，p通道JFET放大电路的操作也类似于n通道JFET。计算共源放大电路不同参数的公式如下:

V._S.=我_D.R._S.= V_DD./ 4

V._S.= V_G- - - - - - V_GS

V._G= (R₂/（R.₁+ R₂）* v_DD.

一世_D.= V_S./ R._S.= (V_G- - - - - - V_GS) / R_S.

在哪里

V._S.=电压源

一世_D.=漏极电流

R._S.=电源电阻

V._DD.=排水管的电源电压

V._G=栅电压

V._GS=源电压的门

R.₁& R₂=偏置电阻

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JFET应用程序

• JFET用作交换机。
• JFET用作斩波器。
• 用作放大器。
• 用作缓冲器
• 由于其低频漂移特性，常用于振荡电路中。
• 由于体积小，适用于数字电路，如计算机、液晶显示器和存储电路。
• 由于调频和电视接收机的调制失真低，可用于通信设备。
• 用作运算放大器的压控电阻。
• JFET在级联放大器和RF放大器中使用。

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