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結型場效應晶體管

結型場效應晶體管(Junction Field-Effect Transistor,JFET)JFET是在同一塊N形半導體上制作兩個高摻雜的P區,并將它們連接在一起,所引出的電極稱為柵極g,N型半導體兩端分別引出兩個電極,分別稱為漏極d,源極s。結型場效應晶體管是一種具有放大功能的三端有源器件,是單極場效應管中最簡單的一種,它可以分N溝道或者P溝道兩種。

結型場效應晶體管基本信息

中文名 結型場效應晶體管 外文名 Junction Field-Effect Transistor
分????類 耗盡型JFET 特????點 單極場效應管

對于耗盡型的JFET,在平衡時(不加電壓)時,溝道電阻最小;電壓Vds和Vgs都可改變柵p-n結勢壘的寬度,并因此改變溝道的長度和厚度(柵極電壓使溝道厚度均勻變化,源漏電壓使溝道厚度不均勻變化),使溝道電阻變化,從而導致Ids變化,以實現對輸入信號的放大。

當Vds較低時,JFET的溝道呈現為電阻特性,是所謂電阻工作區,這時漏極電流基本上隨著電壓Vds的增大而線性上升,但漏極電流隨著柵極電壓Vgs的增大而平方式增大;進一步增大Vds時,溝道即首先在漏極一端被夾斷,則漏極電流達到最大而飽和(飽和電流搜大小決定于沒有被夾斷的溝道的電阻),這就是JFET的飽和放大區,這時JFET呈現為一個恒流源。

JFET的放大作用可用所謂跨導gm = δIds / δVgsS ](Vds =常數) 來表示,要求跨導越大越好。

結型場效應晶體管造價信息

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行情 品牌 單位 稅率 地區/時間
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JFET的特點是:

  1. 是電壓控制器件,則不需要大的信號功率。

  2. 是多數載流子導電的器件,是所謂單極晶體管,則無少子存儲與擴散問題,速度高,噪音系數低;而且漏極電流Ids的溫度關系決定于載流子遷移率的溫度關系,則電流具有負的溫度系數,器件具有自我保護的功能。

  3. 輸入端是反偏的p-n結, 則輸入阻抗大, 便于匹配。

  4. 輸出阻抗也很大, 呈現為恒流源,這與BJT大致相同。

  5. JFET一般是耗盡型的,但若采用高阻襯底, 也可得到增強型JFET(增強型JFET在高速、低功耗電路中很有應用價值);但是一般只有短溝道的JFET才是能很好工作的增強型器件。實際上,靜電感應晶體管也就是一種短溝道的JFET。

  6. 溝道是處在半導體內部,則溝道中的載流子不受半導體表面的影響,因此遷移率較高、噪聲較低。

結型場效應晶體管(Junction Field-Effect Transistor,JFET):JFET是由p-n結柵極(G)與源極(S)和漏極(D)構成的一種具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通過電壓改變溝道的導電性來實現對輸出電流的控制。

對于結型場效應晶體管(JFET),最常見到的是耗盡型JFET(D-JFET),即在0柵偏壓時就存在有溝道 的JFET;一般,不使用增強型JFET(E-JFET)——在0柵偏壓時不存在溝道 的JFET。這主要是由于長溝道E-JFET在使用時較難以產生出導電的溝道、從而導通性能不好的緣故。不過,由于高速、低功耗電路中應用的需要,有時也需要采用E-JFET。

JFET導電的溝道在體內。耗盡型和增強型這兩種晶體管在工藝和結構上的差別主要在于其溝道區的摻雜濃度和厚度。D-JFET的溝道的摻雜濃度較高、厚度較大,以致于柵pn結的內建電壓不能把溝道完全耗盡;而E-JFET的溝道的摻雜濃度較低、厚度較小,則柵pn結的內建電壓即可把溝道完全耗盡。

但是,對于短溝道E-JFET,情況則有所不同,因為這種晶體管的漏極電壓可以作用到源極附近,使得溝道中的勢壘降低,所以能夠形成導電溝道。這種E-JFET從本質上來說也就是靜電感應晶體管。

在導電機理上與JFET相同的場效應晶體管就是Schottky柵極場效應晶體管(MESFET),這里只是用金屬-半導體接觸的Schottky結代替了p-n結作為柵極。

另外還有一種場效應晶體管,就是高電子遷移率晶體管(HEMT),這種器件在結構上與MESFET類似,但是在工作機理上卻更接近于MOSFET。

此外,MOSFET的襯偏效應實際上也就是JFET的一種作用。

結型場效應晶體管常見問題

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600伏垂直溝結柵高速場效應晶體管 600伏垂直溝結柵高速場效應晶體管

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隨著高速毫微秒脈沖技術的迅速發展,原有的電真空器件由于體積大、功耗大、壽命短、可靠性差等缺點,已不能適應當前高速毫微秒脈沖技術發展的需要。整機單位迫切要求實現高壓高速脈沖源的固體化、小型化。這就推動了高壓大電流高速半導體功率器件的發展。經過多年的努力,取得了很大進展,并已成為當前大功率半導體器件發展的一個引人注目的研究方向。 目前大力推廣應用的器件主要有垂直溝道硅MOS場效應管,而高壓垂直溝道結柵場效應晶體管的開發研制則近幾年才開始。由于結柵場效應管是一種耗盡型器件,極間電容小,器件的開關速度優于MOS器件。在需要產生極窄寬度的高壓脈沖場合下,垂直溝道結柵高壓場效應晶體管是理想的固體器件。其優越的開關性能、溫度特性不是雙極型或MOS器件可以輕易取代的。

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具有一個或多個在電氣上與溝道相互絕緣的柵極的場效應半導體器件。絕緣柵場效應晶體管是利用半導體表面的電場效應進行工作的。由于它的柵極處于絕緣狀態,所以輸入電阻極高,可達105Ω。它和結型場效應晶體管的不同之處在于導電機理和電流控制原理不同。結型場效應晶體管利用耗盡層的寬度變化來改變導電溝道的寬窄,達到控制漏極電流的目的。絕緣柵型場效應晶體管則利用半導體表面的電場效應,由感應電荷的多少來改變導電溝道的寬窄,達到控制電流的目的。絕緣柵場效應晶體管中,常用二氧化硅(SiO2)為金屬柵極和半導體之間的絕緣層即金屬一氧化物半導體,簡稱MOS(meta-loxide-semiconductor)管,因此絕緣柵場效應晶體管又稱MOSFET。它有N溝道和P溝道兩類,而每一類又分增強型和耗盡型兩種。增強型就是在uGS=0時,漏源之間沒有導電溝道;反之,在uGS=0時,漏源之間存在導電溝道的稱為耗盡型。

功率MOS場效應晶體管分類

功率MOS場效應晶體管也分為結型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱功率MOSFET(Power MOSFET)。結型功率場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管(Static Induction Transistor--SIT)。其特點是用柵極電壓來控制漏極電流,驅動電路簡單,需要的驅動功率小,開關速度快,工作頻率高,熱穩定性優于GTR,但其電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

場效應晶體管簡稱場效應管,是應用控制輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件,它屬于電壓控制型半導體器件。

場效應晶體管可分為結場效應晶體管和MOS場效應晶體管,而MOS場效應晶體管義分為N溝耗盡型和加強型、P溝耗盡型和加強型四大類。

結型場效應管應該如何檢測呢?結型場效應管的外形、結構及符號如下圖所示,三個電極分別為柵極G、源極S、漏極D。國產N溝道管典型產品有3DJ2、3DJ4. 3DJ6、3DJ7,P溝道管有CSl - CS4,應用指針式萬用表R Xl00擋能夠斷定結型場效應管的各個電極。

結型場效應管的柵極相當于晶體管的基極,源極和漏極分別對應于晶體管的發射極和集電極.如下圖所示,將萬用表置于RXlk擋,用兩表筆分別測量每兩個管腳間的正、反向電阻.當某兩個管腳間的正、反向電阻相等,均為數千歐時,則這兩個管腳為漏極D和源極s(對結型場效應管而言,漏極和源極可互換,且并不影響電路的正常工作,所以不用加以辨別),余下的一個管腳即為柵極G。

關于有4個管腳的結型場效應管,另外一極是屏蔽極(運用中接地),也能夠將萬用表的黑表筆(紅表筆也行)恣意接觸一個電極,另一支表筆依次去接觸其他的兩個電極,測其電阻值。當呈現兩次測得的電阻值近似相等時,則黑表筆所接觸的電極為柵極,其他兩電極分別為漏極和源極。

廣州飛虹半導體主要研發、生產、經營:場效應管、三極管等半導體器件,專注大功率MOS管制造15年。

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