结型场效应管的工作原理及应用分析

结型场效应管有N沟道和P沟道两种类型，都属于耗尽型场效应管。这里仅介绍N沟道结型场效应管。

1.N沟道结型场效应管的结构

结型场效应管的结构与绝缘栅场效应管相似，工作机理也相同。结型场效应管的结构和符号如图3.1.9所示，它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极。

图3.1.9　结型场效应管

2.工作原理

结型场效应管的结构中因没有绝缘层，故其只能工作在反偏的条件下，即对于N沟道结型场效应管只能工作在负栅压区，P沟道结型场效应管只能工作在正栅压区，否则将会出现栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。

（1）栅源电压对沟道的控制作用。

当UGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏-源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流ID。当UGS＜0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏-源间的沟道将变窄，ID将减小，UGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅-源电压UGS称为夹断电压UGS（off）。这一过程如图3.1.10所示。

图3.1.10　UGS对沟道的控制作用(www.xing528.com)

（2）漏源电压对沟道的控制作用。

在栅极加有一定的电压，且UGS＞UGS（off），若漏-源电压UDS从零开始增加，则UGD=UGS-UDS将随之减小。使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形分布，如图3.1.11（a）所示。当UDS增加到使UGD=UGS-UDS=UGS（off）时，在紧靠漏极处出现预夹断，如图3.1.11（b）所示。当UDS继续增加，漏极处的夹断继续向源极方向生长延长，如图3.1.11（c）所示。

图3.1.11　漏源电压对沟道的控制作用

（3）漏极输出特性曲线与转移特性曲线。

结型场效应管的特性曲线有两条，一是转移特性曲线，二是输出特性曲线。它与绝缘栅场效应管的特性曲线基本相同，只不过绝缘栅场效应管的栅压可正、可负，而结型场效应管的栅压只能是P沟道的为正、N沟道的为负。结型场效应管在恒流区转移特性曲线可以近似表示为式中IDSS是UGS=0V时对应的ID，UP是夹断电压。

N沟道结型场效应管的特性曲线如图3.1.12所示。

图3.1.12　N沟道结型场效应管的特性曲线