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1、第13章 结型场效应晶体管,2014-12-15,第13章 结型场效应晶体管,13.1 JFET概念13.2器件的特性13.3非理想因素13.4等效电路和频率限制13.5高电子迁移率晶体管,13.1 JFET概念内容,13.1.1 pn JFET基本原理13.1.2 MESFET基本原理结型场效应管分类：pn JFETMESFET由肖特基势垒整流接触结制成,所用知识：半导体材料、PN结、肖特基势垒二极管,JFET基本概念,基本思路：加在金属板上的电压调制（影响）下面半导体的电导，从而实现AB两端的电流控制。场效应：半导体电导被垂直于半导体表面的电场调制的现象。特点：多子器件，单极型晶体管。,1
2、311 pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,的形成:（n沟耗尽型）,图3.1对称n沟pn结JFET的横截面,漏源电压在沟道区产生电场，使多子从源极流向漏极。,13.1.1 pn-JFET 与MOSFET比较,的形成:（n沟耗尽型）,图3.1对称n沟pn结JFET的横截面,厚度几十几微米,两边夹,结型:大于107，绝缘栅:1091015。,1311pn-JFET 沟道随VGS变化情况(VDS很小时),VGS=0,VGS0,VGS0,沟道相当于一个电阻,栅极和沟道形成的pn结反偏,空间电荷区将沟道填满,反偏到一定程度时的空间电荷区将沟道区完全填满，这称为沟道夹断。,1311pn-JFET,沟道
3、中的电流由栅电压控制；对电流的控制，一部分是通过栅电压实现，另一部分是晶体管本身的行为；这种器件是常开或耗尽型器件，即必须施加栅极电压才能使器件关断。,1311 pn-JFET 沟道随VDS变化情况（VGS=0时）,VDS=0,VDS0,VDS0,1311 pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,1、VGS=0的情况：注：a.栅结p+n结近似单边突变结。b.沟道区假定为均匀掺杂。,（1）器件偏置特点 VDS=0时 栅结只存在平衡时的耗尽层 沿沟长方向沟道横截面积相同,VDS0 漏端附近的耗尽层厚度,沟道区扩展，沿沟长方向沟道横截面积不同,漏端截面A最小。,1311 pn-JFET 漏源I-V特
4、性定性分析,（2）IDVDS关系,VDS较小：,VDS增大：,VDS较大：增加到正好使漏端处沟道横截面积=0夹断点：沟道横截面积正好=0,线性区,过渡区,13.1.1pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,饱和区：（VDS 在沟道夹断基础上增加）,ID存在，且仍由导电沟道区电特性决定,器件相当于一个恒流源。,1311pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,击穿区：（VDS大到漏栅结的雪崩击穿电压）,1311pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,2、VGS0的情况：（1）器件偏置特点（VDS=0）,零偏栅压,小反偏栅压,VGS0 漏（源）栅结已经反偏；耗尽层厚度大于VGS=0的情况；有效沟道电
5、阻增加。,13.1.1pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,（2）关系 特点：a.电流随电压变化趋势，基本过程相同，b.电流相对值减小。c.VDS(sat:VGS0)VDS(sat:VGS=0)d.BVDS(sat:VGS0)BVDS(sat:VGS=0),13.1.1pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,3、足够小=使上下耗尽层将沟道区填满，沟道从源到漏 彻底夹断，0，器件截止。,结论：栅结反偏压可改变耗尽层大小，从而控制漏电流大小。,1311pn-JFET 漏源I-V特性定性分析,N沟耗尽型JFET的输出特性：非饱和区：漏电流同时决定于栅源电压和漏源电压饱和区：漏电流与漏源电压无关，只决定于栅源电压,13.1.2 MESFET,肖特基势垒代替PN结,13.1.2 MESFET,肖特基势垒代替PN结半绝缘衬底（本征情况下）,耗尽型：加负压耗尽层扩展到夹断（正压情况不行）,耗尽型：,13.1.2 MESFET 增强型MESFET空间电荷区,增强型：电压摆幅小，因为所加正压不能太高，否则从电流从栅极走掉了,增强型：,13.1.2 MESFET小结,画MESFET图增强型？耗尽型？IV曲线-工作特性,
