肆章场效接面电晶体

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1、第肆章場效接面電晶體ReferenceBook：MicroelectronicCircuitsbyAdelS.SedraandKennethC.SmithMicroelectronicsbyJacobMillmanSemiconductorDevicesPhysicsandTechnologybyS.M.Sze場效電晶體的偏壓操作由於理想的放大器的輸入阻抗是無限大，輸出阻抗則是為零，對於JFET的閘極偏壓是類似一個反向偏壓的接面二極體，輸出端看到的是一根摻雜雜質的矽棒，因此信號若從閘極輸入，看到的阻抗無限大，而輸出的電阻不過才

2、幾歐姆而已，因此JFET比BJT更適合用來作為放大器，不過JFET的驅動電流能力不如BJT，所以一般的放大電路與大功率元件仍然還是以BJT為主！RB1RCRB2REVDRG1RDRG2RSVDRIN=∞-+ROUT=0場效電晶體的基本介紹JFET的構造：JFET的構造十分簡單，它是由一條均勻摻雜雜質（例如磷）的半導體（例如矽）所構成的（例如n型），半導體棒的兩端分別以金屬焊上，並作成無整流特性的歐姆接觸，這兩端被稱為源極或是汲極，所以源－汲兩極間就是所謂的通道。在半導體棒的上下或左右兩邊改摻雜另一種雜質（例如硼），以便形成另一

3、型半導體（p型），並在此處以金屬線焊上（也要作成歐姆接觸），稱為閘極。JFET的操作：由於閘極－通道形成一個二極體的p－n接面，所以有空乏區產生，操作的時侯，閘極加負電壓，由於汲極電壓大於源極電壓，造成閘極與汲極間形成逆向偏壓遠大於，閘極與源極間的逆向偏壓，形成汲－閘間的空乏區是整個JFET最寬的，空乏區寬度隨著閘極的逆偏壓增加而增加，甚至寬度到達整個通道的寬度。通道的寬度的改變也表示通道電阻的改變，利用這一個特性，可以用在積體電路上製造出高電阻元件，而不用花太多的面積。Substrate（SB）p+p+Gate（G）Drai

4、n（D）Source（S）SiO2p+ndrainsourcegategatep+場效電晶體的基本介紹（續）接面型場效電晶體（JFET）的接腳：接面型場效電晶體的接腳一共只有三隻，以下分別敘述：源極（Source）S：多數載子進入場效電晶體的那一端，對於n型場效接面電晶體而言，多數載子是電子，由於電子會被正電位吸引，所以電子的注入端接到低電位（如接地），汲極端接高電位。汲極（Drain）D：多數載子離開場效電晶體的那一端，對於n型場效接面電晶體而言，多數載子是電子，由於電子會被正電位吸引，所以電子的注入端接到低電位（如接地），

5、流到高電位的汲極端，才流出場效電晶體。閘極（Gate）G：唯一沒接到場效電晶體多數載子的第三端，以n型場效接面電晶體而言，多數載子是電子，所以是接到p型材質的端點，由於場效接面電晶體的閘極一般都必須讓閘極保持在逆向偏壓（如此才能產生寬的空乏區，以便截止通道內的電流）。綜合上述的講法，以三用電表判斷接面型場效電晶體接腳的方法就是先找出三接腳中唯一p型的閘極（以n型場效接面電晶體為例）；剩下的兩隻接腳就是源極與汲極了，理想上，若無特殊製程上的需求，這兩隻接腳是可以互換的。DSGIDVDDVGG場效電晶體的基本介紹（續）金氧半場效電

6、晶體（MOS）的接腳：金氧半場效電晶體的接腳一共有四隻或更多，它在近代電子學上的重要性，已經幾乎完全取代了雙載子電晶體、接面型半場效電晶體，現在分別敘述：源極（Source）S：多數載子進入場效電晶體的那一端，對於n型場效接面電晶體而言，多數載子是電子，由於電子會被正電位吸引，所以電子的注入端接到低電（如接地），汲極端接高電位。汲極（Drain）D：多數載子離開場效電晶體的那一端，對於n型場效接面電晶體而言，多數載子是電子，由於電子會被正電位吸引，所以電子的注入端接到低電位（如接地），流到高電位的汲極端，才流出場效電晶體。閘極

7、（Gate）G：唯一沒接到場效電晶體多數載子的第三端，以n型場效接面電晶體而言，多數載子是電子，所以是接到p型材質的端點，由於場效接面電晶體的閘極一般都必須讓閘極保持在逆向偏壓（如此才能產生寬的空乏區，以便截止通道內的電流）。綜合上述的講法，以三用電表判斷接面型場效電晶體接腳的方法就是先找出三隻接腳中唯一p型的閘極（以n型場效接面電晶體為例）；剩下的兩隻接腳就是源極與汲極了，理想上，若無特殊製程上的需求，這兩隻接腳是可以互換的。VDDDSubSGIDVGG不同偏壓條件下的場效電晶體空乏區寬度與輸出性質變化VG=0VD＝VDsa

8、t2aIDp+B＝an0LIDVDIDsatpinchoffVG=0VD2aIDp+Bn0LIDVDIDsatVG＝0VD≈0VG＝0VD＞0×(P)圖一A圖一B圖二A圖二BVG=0VD2aIDp+Bn0LVG=－1VD＝VDsat2aIDp+B＝an0LVG＝0VD＞VDs