《模拟电子技术》之结型场效应管
前言:结型场效应管的工作原理:电压控制电流,通过改变栅极 - 源极电压Ugs控制 PN 结耗尽层的厚度,进而改变导电沟道的宽窄,最终实现对漏极电流iD的控制。
一、结型场效应管【以N沟道结型场效应管为例,说明Ugs和Uds对导电沟道的影响】
1-1:当,Uds=0;Ugs的变化范围【0~|Ugs(off)|,Ugs一般来说为负值】
- 随着Ugs的不断 向负方向增大,PN结的厚度不断变厚,不断侵占着导电沟道的“生存空间”,所以:此时,耗尽层均匀加厚,导电沟道匀速变窄。
- 夹断电压的定义:当|Ugs|增大到某一个数值,此时的“完全夹断”,沟道电阻趋于无穷大,此时Ugs的值就是夹断电压,Ugs(off)
1-2:当,Ugs为【0~Ugs(off)】中的某一确定值;Uds从0不断变化
- Uds=0:
- —— 因为此时,漏极与源极之间无电位差,所以·,即使沟道存在,载流子(电子)也无定向移动的动力,iD(漏极电流为0)
- Uds>0:
- ——iD>0,开始产生漏极电流(从漏极流向源极的电流),因为此时产生了漏极电流,导致,导电沟道中的各点到栅极之间的电压不再相等,于是,出现了夹断的”渐变现象“【 导电沟道“S端厚、D端薄” 】,实现了Uds对iD的控制
- 什么是”渐变现象“?
- ——因为Ugd=Ugs-Uds;
1.【在没有出现预夹断前,沟道电阻仍取决于栅-源电压,即Ugs。】
当Uds从0开始,不断增大时,Ugd逐渐减小,所以,靠近漏极的导电沟道渐变式变窄,此时,iD随Uds的增大而线性增大。
2.【出现了预夹断,耗尽层闭合的边界不断沿沟道方向,从d极--->s极的方向扩张】
由于导电沟道的变窄,按理说,iD会变小,但是,由于Uds的不断增大,所以,d极到s极之间的纵向电场也在不断增大,原本,iD应该增大;但因为漏 - 源无电位差,载流子无定向移动动力“,所以,iD的电流基本保持不变。
1-3:结型场效应管的输出特性曲线:

可分为三个区域:
- 可变电阻区(非饱和区):可通过改变Ugs的大小,来改变漏-源等效电阻的阻值。
- 恒流区(饱和区):场效应管作为放大管使用时的工作区域,Uds增大时,iD略有增大,可将iD近似为电压Ugs控制的电流源。
- 夹断区(截止区):导电沟道被夹断,iD ≈0;