哈工大器件原理第六章JFET.ppt

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1、根据其结构(主要指栅极结构)和制作工艺，FET可分为三类：(1)结型栅场效应晶体管(缩写JFET)，由于原理上近似，有时也将肖特基栅场效应晶体管--金属-半导体场效应晶体管(缩写MESFET)划归此类；(2)绝缘栅场效应晶体管(缩写IGFET)(3)薄膜场效应晶体管(缩写TFT)结型栅场效应晶体管，其栅极的控制作用是通过反向偏置pn结或肖特基结来实现的。其导电过程发生在半导体材料的体内，故JFET属于“体内场效应器件”。绝缘栅场效应晶体管和薄膜场效应晶体管的导电过程均发生在半导体表面薄层内。故从导电机构的角度看，它们均属于“表面场效应器件”。无论是“体内的”，还是“表面的”，它们都具有场效应

2、半导体器件的共同特点：1(1)FET具有普通双极晶体管所具有的特点，如体积小，重量轻(2)FET是一种电压控制器件(通过输入电压的改变按制输出电流，而双极型晶体管为电流控制器件。(3)FET的直流输入阻抗很高，一般可达109—1015Ω(4)FET类型多、偏置电压的极性灵活、动态范围大、其各级间可以采用直接耦合的形式，因而在电路设计中可提供较大的灵活性。(5)噪声低，因而FET特别适合于要求高灵敏度、低噪声的场合，如检测各种微弱信号的仪器、仪表、医疗器械等。(6)热稳定性好。因为FET是一种多子器件，且可有正的、负的及正负交叉的零温度系数工作点。只要在设计电路时使器件工作在零温度系数工作点附

3、近，即可消除温度的影响。(7)抗辐射能力强，这也因为FET是多子器件。这一特点使其持别适用于航天器等承受强烈核辐射、宇宙射线辐射的装备中。(8)与双极晶体管相比，制作工序少、工艺简单，有利于提高产品合格率、降低成本。2第六章结型场效应晶体管6.1JFET的基本工作原理1.JFET的基本结构2.JFET的基本工作原理3.JFET的特性曲线4.MESFET6.2JFET的直流特性与低频小信号参数1.肖克莱理论和JFET的直流特性2.JFET的直流参数3.JFET交流小信号参数4.非均匀沟道杂质浓度分布5.四极管特性6.高场迁移率的影响7.关于沟道夹断和速度饱和8.串联电阻的影响9.温度对直流特性

4、的影响3第六章结型场效应晶体管6.3JFET的交流特性1.交流小信号等效电路2.JFET和MESFET中的电容3.JFET的频率参数6.5JFET结构举例1.MESFET2.JFET3.V型槽硅功率JFET6.4JFET的功率特性1.最大输出功率PM2.最大输出电流IF3.漏源击穿电压BVDS4.热阻Rth46.1JFET的基本工作原理栅极G源极S漏极DN沟道P沟道增强型耗尽型1.JFET的基本结构56.1JFET的基本工作原理1.JFET的基本结构66.1JFET的基本工作原理1.JFET的基本结构76.1JFET的基本工作原理2.JFET的基本工作原理（6-1）平衡态沟道电阻：VDSID

5、SSL2aDGGnP+P+AVGS=0VGS<0I'DsatV'DsatIDsatVDsatBC86.1JFET的基本工作原理2.JFET的基本工作原理96.1JFET的基本工作原理3.JFET的特性曲线n沟JFET输出特性106.1JFET的基本工作原理3.JFET的特性曲线转移特性11MESFET的工作原理和JFET相同，只是用金-半接触取代了PN结做栅极。实际的MESFET是在半绝缘衬底上的外延层上制成的，以减小寄生电容。将金属栅极直接做在半导体表面上可以避免表面态的影响。对于因为有高密度界面态而不能做成MIS器件的材料及很难形成pn结的材料，均可作成肖特基场效应器件。一般半导体材料的

6、电子迁移率均大于空穴迁移率，所以高频场效应管都采用n型沟道型式。6.1JFET的基本工作原理4.MESFET12GaAs与Si相比，电子迁移率大5倍，峰值漂移速度大一倍，所以在GaAs材料制备及其外延和光刻工艺发展成熟之后，GaAs-MESFET很快在高频领域内得到了广泛的应用。它在工作频率、低噪声、高饱和电平、高可靠性等许多方面大大超过了硅微波双极晶体管。由于JFET与MESFET在电学特性上相仿，而后者又主要用于高频范围。故讨论直流特性以JFET为主，交流特性以MESFET为例。6.1JFET的基本工作原理4.MESFET136.1JFET的基本工作原理4.MESFET146.1JFET

7、的基本工作原理表6-1JFET和MESFET的电路符号SDGSDGSDGSDGP沟道N沟道耗尽型增强型箭头代表沟道电流方向短粗线代表沟道15166.2JFET的直流特性与低频小信号参数1.肖克莱理论和JFET的直流特性2.JFET的直流参数3.JFET交流小信号参数4.非均匀沟道杂质浓度分布5.四极管特性6.高场迁移率的影响7.关于沟道夹断和速度饱和8.串联电阻的影响9.温度对直流特性的影响176.2JFET