簡述場效應管工作原理結型場效應管工作原理 _生活經驗

名稱場效應管（FET）全稱是Field Effect Transistor 。
結型場效應管（JFET）全稱是Junction Field Effect Transistor，結型是PN結的意思。

文章插圖
JFET結構JFET分為N溝道和P溝道兩種，下面以N溝道為例說明JFET的整體結構。
N溝道JFET結構如下圖所示：
N溝道JFET結構整個場效應管是一個圓柱體，主體為N型半導體（正常濃度摻雜），在主體中間環切一部分后填充P型半導體（10-1000倍高濃度摻雜），就構成了N溝道JFET（示意圖為圓柱體的剖面圖）。
P型半導體引出一根導線為柵極（相當于三極管的基極）。N型半導體兩端各引出一根導線，分別是漏極（相當于三極管的集電極）和源極（相當于三極管的發射極）。
P溝道JFET與N溝道結構類似， P溝道主體為P型半導體，填充部分為N型半導體。
電路符號 JFET電路符號如下： JFET符號箭頭方向始終為P指向N ，所以箭頭向內指為N溝道，向外指為P溝道。
耗盡層在P型半導體和N型半導體交界處會形成PN結（耗盡層），耗盡層中無自由移動電子和空穴，所以電流無法通過該區域。引腳不加電壓時，耗盡層不會寬到完全阻斷N型半導體的上下部分。當G極電壓為0V，D極與S極之間加上一個電壓時，JFET相當于一個電阻，電流可以從里面流過。當外部電壓增大時，電流跟著增大。外部電壓減小時，電流也跟著減小，伏安特性與電阻相同。
DS加電源那么問題來了，如果電壓持續增加，電流會一直增大嗎？
N型半導體導電性能不如導體，可以將它看做一個由很多小電阻串聯而成的大電阻，所以JEFET內部在不同的高度會產生不會的壓降。
內部壓降PN結的特性是正向偏置時耗盡層消失，反向偏置時耗盡層增大，耗盡層的寬度跟反向偏置電壓成正比。所以當G極懸空，D極、S極加上電源時，PN結處于反偏狀態，內部耗盡層分布如下：
DS加電源時耗盡層分布電壓越大的位置耗盡層越厚，N型半導體中間的可導電區域越窄。按正常的理解，導電區域越窄，電流不是應該越小嗎，為什么電流會隨著電壓的增大而增大？可以將它想像為一根水管，我們捏住水管和放開水管時，哪個水流量更大？水流量應該是一樣大的。放開時水管粗，水流慢。捏住時水管細，水流急，單位時間內的出水量相同。
預夾斷繼續增加DS電壓，當耗盡層增長到一定程度，兩邊的耗盡層連接到一起時，此時的狀態稱為預夾斷。預夾斷時DS的電壓稱為夾斷電壓Vp（pinch）。此時的電流稱為Idss（saturation），意思是流過DS之間的飽和電流。
進入預夾斷狀態之后，繼續增加DS電壓，耗盡層關閉的區域越來越大，電流的阻力也越來越大。所以增加電壓帶來的額外能量，全部用于克服耗盡層增加帶來的阻力，結果就是電壓增大，電流保持不變。
如果無上限的持續增加DS電壓，是否可以導致JFET被完全夾斷？理論上是這樣的，但實際可能還沒完全夾斷，器件已經被擊穿了。
預夾斷時耗盡層分布.jpg
Vgs=0時的伏安特性【簡述場效應管工作原理結型場效應管工作原理】Vgs等于0伏時的伏安特性曲線
Vds電壓小于Vp時，電流隨著電壓增大而增大
Vds電壓達到Vp時，電流恒定不變，不再隨著電壓增大而增大
Vds電壓過大時，器件被擊穿
Vgs對耗盡層的影響現在把Vds電壓置為0V ，來看Vgs的電壓如何影響JFET 。Vgs電源必須要反著接，使內部PN結反偏才能正常工作。
當GS加上反向偏置電壓時，內部耗盡層均勻向外擴散，因為JFET內部所有位置壓降相同。
GS加電源時耗盡層分布JFET的電阻會隨著Vgs電壓的增大而增大。這點與Vds對JFET的影響不同，因為增大Vgs相當于減小了整個水管的內徑，增大Vds只是捏住了水管的某一點。
當Vgs達到Vp時， JFET被完全夾斷，電阻無限大，電流為0 。
伏安特性伏安特性曲線夾斷電壓Vp=7V（水管最大內徑為7mm）
Vgs=0V時（水管內徑為7mm），電流最大， Vds=7V（需要捏7mm）到達預夾斷
Vgs=1V時（水管內徑為6mm），電流變?。琕ds=6V（需要捏6mm）到達預夾斷
Vgs=3V時（水管內徑為4mm），電流更?。琕ds=4V（需要捏4mm）到達預夾斷
Vgs=7V時（水管內徑為0mm），無電流通過
工作狀態在達到預夾斷之前，電阻可通過Vgs線性改變，電阻可調。
在達到預夾斷之后，電流恒定不變，最大電流依然由Vgs決定。
完全夾斷后，電阻無限大，電流為0 。

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