结型场效应管（JFET）的工作原理/工作模式/特性/优点

结型场效应晶体管，简称JFET，已被广泛用于电子电路中。结型场效应管JFET是一种可靠且有用的电子元件，可以很容易地用于从放大器到开关电路的各种电子电路中。

结型场效应管（JFET）的工作原理

以N沟道JFET为例进行原理分析，JFET的工作原理图如下图所示。

在N型半导体两侧的P型半导体，与N型半导体接触，因为所掺杂的载流子浓度的差异（N型半导体中多数载流子为电子；P型半导体中的多数载流子为空穴），在接触后，N型半导体中的电子会往P型半导体中扩散，P型半导体中的电子会往N型半导体中扩散。但随着扩散的进行，N型半导体中的电子变少后由电中性变味带正电，P型半导体进而带负点。这时产生了一个由N型半导体指向P型半导体的内电场。由于内电产的存在，多数载流子的扩散被抑制，少数载流子则会在内电场的作用下产生漂移。在漂移与扩散共同作用下，N型半导体与P型半导体的载流子逐渐平衡，在N区与P区的界面处，电子与空穴会逐渐复合，产生一个空间电荷区，该区的载流子因为相互复合，所以稳定性强，流动性差。即为耗尽层。

而JFET控制漏极电流的关键就在于耗尽层。

究竟如何控制漏极电流？通过对耗尽层宽度的控制可以达到控制漏极电流的目的。如下图所示，可以观察耗尽层的变化。

将两个栅极相连后接电源A负极，，电源B的正极连漏极，负极连源极，电源A的正极连源极并接地电位。我们暂时假设电源B没有起作用，只是电源A工作，电源A对栅极施加电压-VGS。因为栅极的P型半导体受到反向电压的作用，所以P型半导体中的空穴都被吸引到了电源端，导致耗尽区增加，N沟道变窄。

VGS施加的负电压越大，则耗尽层越宽，N沟道越窄。当电源B工作时，漏极与源极间会产生一个电流，电流从漏极通过N沟道流向源极，我们通过控制G极的反向电压就可以达到控制漏极电流的目的。当G极的反向电压达到一定程度，耗尽层就会完全覆盖N沟道，这时，电子无法通过耗尽层，漏极就无法产生电流，这种状态即为夹断。如下图所示。

结型场效应管（JFET）工作模式

1、共源 （CS） 模式

在共源配置（类似于共发射极）中，输入应用于栅极，其输出从漏极获取，如下图所示。这是 结型场效应管（JFET最常见的工作模式，因为它具有高输入阻抗和良好的电压放大能力，因此广泛使用共源放大器。

共源（CS）

结型场效应管（JFET）连接的共源模式一般用于音频放大器和高输入阻抗的前置放大器和级。作为放大电路，输出信号与输入“异相” 180 °。

2、共栅极 （CG） 模式

在共栅极配置（类似于共基极）中，输入应用于源极，其输出来自漏极，栅极直接接地 （0v），如下图所示。先前连接的高输入阻抗特性在此配置中丢失，因为公共栅极具有低输入阻抗，但具有高输出阻抗。

共栅极 （CG）

结型场效应管（JFET）的这种配置可用于高频电路或阻抗匹配电路，低输入阻抗需要与高输出阻抗匹配。输出与输入“同相”。

3、共漏极 （CD） 模式

在共漏极配置中（类似于公共集电极），输入应用于栅极，其输出来自源极。

公共漏极或“源极跟随器”配置具有高输入阻抗和低输出阻抗和接近单位电压增益，因此用于缓冲放大器。源极跟随器配置的电压增益小于 1，输出信号与输入信号“同相”，0 °。

共漏极 （CD）

这种类型的配置被称为“公共漏极”，因为在漏极连接处没有可用的信号，存在电压，+V DD仅提供偏置。输出与输入同相。

结型场效应管（JFET）的特性

1、有短路栅极的JFET漏极特性：有两种方法可以指定结型场效应晶体管的输出特性。一种是栅极短路到零伏。这给出了半导体器件的单一曲线，并显示了它在这些条件下是如何工作的。

2、有外部偏置的JFET漏极特性∶了解结型FET在不同偏置电平的条件下如何工作也很重要。完成后，将给出不同偏置水平下的特性曲线。

3、JFET传输特性∶结型场效应晶体管的传输特性显示了栅极电压V GSM变化影响输出或漏极电流l D的影响。

结型场效应管（JFET）主要优点

1、具有非常高的输入阻抗。

2、具有负温度系数的电阻，避免了热失控的风险。

3、具有非常高的功率增益，消除了使用驱动级的必要性。

4、JFET尺寸更小、寿命更长、效率更高。

文章整合自：IC先生、南京南山半导体、李工谈元器件