结型场效应晶体管(JFET)简介

在本教程中，我们将学习场效应晶体管（FET）的变化，称为结场效果晶体管或简单的JFET。我们将看到电路符号，基本偏置条件，V-I特性，简单放大器电路和少数应用。

介绍

FET晶体管是电压控制的装置，其中BJT晶体管是电流控制的装置。FET晶体管基本上是三个端子，例如漏极（D），源极和栅极（G），其等同于相应的BJT晶体管中的集电极，发射器和基极端子。

在BJT晶体管中，输出电流由施加到基座的输入电流控制，但在FET晶体管中，输出电流由施加到栅极端子的输入电压控制。

在FET晶体管中，输出电流在漏极和源极端子之间通过，并且该路径称为通道，该通道可以由P型或N型半导体材料制成。在BJT晶体管中，小型输入电流运行大负载，但在FET中，小输入电压在输出处运行大负载。

BJT晶体管是“双极”器件，因为它们与两种类型的载流子一起工作，比如电子和空穴，但FET晶体管是“单极”器件，因为它们与电子(n通道)或空穴(p通道)的载流子一起工作。

与BJT晶体管相比，FET晶体管的尺寸较小，并且它们具有较少的功率耗散。由于该高效率，通过更换相应的BJT晶体管，使用FET晶体管在许多电子电路应用中使用。由于其低功耗行为，这些FET晶体管在芯片设计中非常有用。与BJT一样，FET晶体管也可以在P沟道和N沟道中提供。

FET晶体管具有高输入阻抗，其中BJT具有相对较低。由于该高阻抗值，FET晶体管对小输入电压非常敏感。FET晶体管主要分为两种类型;它们是结场效果晶体管（JFET）和绝缘栅FET（IG-FET）或金属氧化物半导体FET（MOSFET）。

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结型场效应晶体管

结场效应晶体管(JFET)是场效应晶体管的一种。JFET是FET晶体管最简单的形式，它有三个端子。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-结构造，但JFET晶体管具有频道而不是PN结。由于p型或n型半导体材料中的任何一种形成该通道。

JFET晶体管分为两种类型;它们是N沟道JFET和P频道JFET。我n the N-channel JFET the channel is doped with the donor impurities due to this the current passing through the channel is negative (i.e. due to electrons) but in the P-channel JFETs the channel is doped with the acceptor impurities due to this the current flowing through this channel is positive (i.e. due to holes).

N沟道JFET具有比P沟道JFET更多的电流传导，因为电子的移动性大于孔的迁移率。因此，N沟道JFET广泛使用于P沟道JFET。栅极（G）端子处的小电压控制JFET的通道（在漏极和源极之间）中的电流。

在BJT中，发射极和集电极用pn结连接，而在JFET中，漏极和源极用信道连接。在栅端施加的小电压控制了JFET的漏极和源极之间通道中的电流。这个栅极电压在n通道JFET中为负，在p通道JFET中为正。

BJT和JFET晶体管之间的主要差异之一是当JFET具有反向偏置的结时，栅极电流可以为零，但在BJT中，基极电流始终必须大于零。BJT和JFET之间的符号的比较如下图所示。

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N沟道JFET偏置

n沟道JFET晶体管的内部图如下所示。这是具有n型通道的晶体管和该区域的p型材料。如果栅极被扩散到N型通道中，则形成反向偏置的PN结，这使得当没有外部电源被施加到晶体管时导致栅极端子周围的耗尽区域。通常，JFET称为耗尽模式设备。

该耗尽区域产生潜在的梯度，其围绕PN结周围的厚度变化。该PN结通过减小通道宽度并通过增加信道电阻来使电流流过通道。

现在JFET的通道以零偏置电压作为输入进行。这是因为在栅漏之间形成了很大一部分的耗竭区，而在栅源和栅漏之间形成了很小一部分的耗竭区。

如果小电压（v_DS)施加于栅电压为零的漏源极之间(V_G）然后电流（i_DS）将流过此频道。现在，如果我们应用少量的负电压（-V_GS.）（即反向偏置条件）然后耗尽区域宽度增加，这导致沟道长度的一部分降低并减少通道的导通。

这个过程称为“挤压效应”。如果我们将在栅极端子处增加更多的负电压，则它会降低通道宽度，直到没有电流流过通道。现在，据说JFET被认为是“挤压”。FET通道关闭的施加电压称为“挤压电压（V.V_P)”。

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封口效果

具有N沟道结构的JFET如上所示。在主要是如果栅极电压为零，则沟道电阻也为零并且通道的导通高。如果栅极电压（即负电压）增加到高于零，则通道的电阻也增加并且少量电流将流过通道。

如果我们在栅极端施加大量的负电压，那么通道就完全阻挡了通过它的电流。在这种情况下，没有电流流过通道，现在JFET作为一个完美的电阻。

其中通道关闭的JFET状态被称为“挤压”，并且在该情况下施加的电压被称为“夹紧电压（V.V_P)”。在掐断条件下，栅极电压(V_GS.）控制通道电流。P沟道JFET操作与具有一些变化的N沟道JFET相同，例如由于孔导致的导通并且需要反极性来施加栅极电压，诸如沟道电流为正。

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JFET vi特点

N沟道JFET的V-I特性如下所示。在该N沟道JFET结构中栅极电压（V_GS.)控制源漏极之间的电流流动。JFET是一种电压控制器件，因此没有电流流过栅极，然后源电流(I_年代)等于漏极电流(I_D）即I. I._D= I._年代。

在这个V- i特征电压V_GS.表示施加在栅极和源极之间的电压和电压V_DS表示漏极和源之间施加的电压。

JFET在不同的操作阶段具有不同的特性，这取决于输入电压，下面解释不同区域的JFET的特性。主要是JFET在欧姆，饱和，切断和断裂区域中运行。

欧姆地区：如果V_GS.= 0然后频道的耗尽区域非常小，并且在该区域中，JFET充当电压控制电阻器。

掐掉地区:这也被称为截止区域。当栅极电压为负时，JFET进入这个区域，然后通道闭合，即没有电流流过通道。

饱和或活动区域：在该区域中，沟道用作由栅极电压控制的良好导体（V._GS.）。

细分区域：如果漏极到源极电压(V_DS)足够高时，则JFET的通道失效，在这个区域不受控制的最大电流通过器件。

p通道JFET晶体管的V- i特性曲线与n通道JFET晶体管的V- i特性曲线相同，但有一些例外，如门源极电压(V_GS.)正增大，然后漏极电流减小。

漏极电流I_D当施加电压V时，流过通道的电流为零_GS.等于截断电压V_P。在JFET的正常操作中施加的栅极电压V_GS.在0和V之间_P，在这种情况下，漏极电流i_D通过通道的流量可以计算如下。

我_D= I._DSS.(1 - (V_GS./ V_P）））²

在哪里

我_D=漏极电流

我_DSS.=最大饱和电流

V_GS.=门源电压

V_P=掐掉电压

漏源极电阻等于漏源极电压变化率与漏源极电流变化率的比值。

R_DS=ΔV_DS/δi_D= 1 / g_米

在哪里

R_DS=漏极源电阻

V_DS=排水到源电压

我_D=漏极电流

G_米=跨导增益

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JFET公共源放大器

与BJT晶体管一样，FET晶体管也被用于设计单级A类放大器。JFET的共源放大器类似于BJT晶体管的共发射极放大器。与BJTs相比，jfet的优势在于其高输入阻抗。

一种共源放大电路，由电阻R组成偏置网络₁和R.₂在下面给出。

这是一个公共源放大器电路，其在A类模式中偏置。使用r计算所需的栅极电压_年代价值。一般来说，源电阻上的电压设置为V的四分之一_DD即V._年代= V._DD/ 4。我们需要通过选择合适的电阻器来设定直流静态电压₁和R._2.

在这里，漏极电流由负栅极电压控制。在n通道JFET晶体管中，栅极永远不包含正电压，因为漏极电流通过栅极而不是通过源极，并导致JFET损坏。

如果电压极性颠倒，则P沟道JFET放大器电路操作也类似于N沟道JFET。下面给出了计算公共源放大器电路的不同参数的等式。

V_年代= I._DR_年代= V._DD/ 4.

V_年代= V._G- V._GS.

V_G=（r.₂/ (R₁+ R.₂V)) *_DD

我_D= V._年代/ R_年代=（V._G- V._GS.）/ R._年代

在哪里

V_年代=源电压

我_D=漏极电流

R_年代=源阻力

V_DD漏极电源电压

V_G=栅极电压

V_GS.=门源电压

R₁＆R.₂=偏置电阻器

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JFET应用程序

• JFET用作开关。
• JFET被用作直升机。
• 用作放大器。
• 用作缓冲区。
• 由于其低频漂移而在振荡电路中使用。
• 在数字电路中使用，例如计算机，LCD和存储器电路，因为它们的尺寸很小。
• 用于通信设备，例如FM和TV接收器，因为它们的调制失真低。
• 用作运算放大器中的电压控制电阻。
• jfet用于级联放大器和射频放大器。

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