第13章結型場效應晶體管2014-12-15第13章結型場效應晶體管13.1JFET概念13.2器件的特性13.3非理想因素13.4等效電路和頻率限制13.5高電子遷移率晶體管13.1JFET概念內容13.1.1pnJFET基本原理13.1.2MESFET基本原理結型場效應管分類：pnJFETMESFET由肖特基勢壘整流接觸結制成所用知識：半導體材料、PN結、肖特基勢壘二極管JFET基本概念基本思路：加在金屬板上的電壓調制（影響）下面半導體的電導，從而實現AB兩端的電流控制。場效應：半導體電導被垂直于半導體表面的電場調制的現象。特點：多子器件，單極型晶體管。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析

的形成:（n溝耗盡型）

圖3.1對稱n溝pn結JFET的橫截面漏源電壓在溝道區(qū)產生電場，使多子從源極流向漏極。13.1.1

pn-JFET

與MOSFET比較

的形成:（n溝耗盡型）

圖3.1對稱n溝pn結JFET的橫截面厚度幾—十幾微米兩邊夾結型:大于107Ω，絕緣柵:109～1015Ω。13·1·1pn-JFET

溝道隨VGS變化情況(VDS很小時)VGS=0VGS<0VGS<<0溝道相當于一個電阻柵極和溝道形成的pn結反偏空間電荷區(qū)將溝道填滿反偏到一定程度時的空間電荷區(qū)將溝道區(qū)完全填滿，這稱為溝道夾斷。13·1·1pn-JFET溝道中的電流由柵電壓控制；對電流的控制，一部分是通過柵電壓實現，另一部分是晶體管本身的行為；這種器件是常開或耗盡型器件，即必須施加柵極電壓才能使器件關斷。13·1·1pn-JFET

溝道隨VDS變化情況（VGS=0時）VDS=0VDS>0VDS>>013·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析1、

VGS=0的情況：注：a.柵結p+n結近似單邊突變結。

b.溝道區(qū)假定為均勻摻雜。（1）器件偏置特點

VDS=0時柵結只存在平衡時的耗盡層沿溝長方向溝道橫截面積相同

VDS>0

漏端附近的耗盡層厚度↑,溝道區(qū)擴展，沿溝長方向溝道橫截面積不同,漏端截面A最小。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析（2）ID—VDS關系

VDS較小：VDS增大：VDS較大：增加到正好使漏端處溝道橫截面積

=0夾斷點：溝道橫截面積正好=0線性區(qū)過渡區(qū)13.1.1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析飽和區(qū)：（VDS

在溝道夾斷基礎上增加）ID存在，且仍由導電溝道區(qū)電特性決定,器件相當于一個恒流源。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析擊穿區(qū)：（VDS大到漏柵結的雪崩擊穿電壓）13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析2、

VGS<0的情況：（1）器件偏置特點（VDS=0）零偏柵壓小反偏柵壓VGS<0

漏（源）柵結已經反偏；

耗盡層厚度大于VGS=0的情況；有效溝道電阻增加。13.1.1pn-JFET漏源I-V特性定性分析（2）—

關系

特點：a.電流隨電壓變化趨勢，基本過程相同，

b.電流相對值減小。

c.VDS(sat:VGS<0)<VDS(sat:VGS=0)

d.BVDS(sat:VGS<0)<BVDS(sat:VGS=0)

13.1.1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析3、

足夠小

↓=使上下耗盡層將溝道區(qū)填滿，溝道從源到漏徹底夾斷，＝0，器件截止。結論：柵結反偏壓可改變耗盡層大小，從而控制漏電流大小。13·1·1pn-JFET

漏源I-V特性定性分析N溝耗盡型JFET的輸出特性：非飽和區(qū)：漏電流同時決定于柵源電壓和漏源電壓飽和區(qū)：漏電流與漏源電壓無關，只決定于柵源電壓13.1.2MESFET肖特基勢壘代替PN結13.1.2MESFET肖特基勢壘代替PN結半絕緣襯底（本征情況下）耗盡型：加負壓耗盡層擴展到夾斷（正壓情況不行）耗盡型：13.1