RC0603FR-07475RL当vDs继续增加,使漏栅间的电位差加大,靠近漏端电位差最大,耗尽层也最宽。当两耗尽层在A点相遇时(图5,3,4b),称为预夹断,此时,A点耗尽层两边的电位差用夹断电压7P来描述c由于vcs=0,故有ucD=-0Ds=vp。当ucs≠0时,在预夹断点A处yP与ugs、uIs之间有如下关系:

ugD=rGs-uDs=yP          (5.3.1)

图5.3.4b相当于图5.3.5a中iD达到了饱和漏极电流JDss时的沟道情况。

沟道一旦在A点预夹断后,随着TDb上升,夹断长度会有增加,亦即A点将向源极方向延伸。但由于夹断处场强也增高,仍能将电子拉过夹断区(实即耗尽层),形成漏极电流,这与E型MOSFET在漏端夹断时,仍能把感应沟道中的电子拉向漏极是相似的c在从源极到夹断处的沟道上,沟道内电场基本上不随%s改变而变化。所以,JD基本上不随oDs增加而上升,漏极电流趋于饱和。

如果FET栅极与源极间接一可调负电源,由于栅源电压愈负,耗尽层愈宽,沟道电阻就愈大,相应的fD就愈小。因此,改变栅源电压rcs可得一族曲线,如图5.3.5b所示。由于每个管子的7P为一定值,因此,从式(5.3,1)可知,预夹断点随uGs改变而变化,它在输出特性上的轨迹如图5.3.5b中左边虚线所示。

N沟道JFET的输出特性,(a)ugs=0时 (b)栅源电压pcs改变时

综上分析,可得下述结论:

JFET栅极、沟道之间的PN结是反向偏置的,因此,其0c≈0,输入电阻的阻值很高。

JFET是电压控制电流器件,JD受vcs控制。

预夹断前,JD与vDs呈近似线性关系;预夹断后,iD趋于饱和。

P沟道JFET工作时,其电源极性与N沟道JFET的电源极性相反。

JFET的特性曲线及参数,输出特性,图5.3.5b所示为一N沟道JFET的输出特性。图中管子的工作情况仍可个区域,现分别加以讨论。

I区为截止区(夹断区)

此时,uGs<yp,iD=0。

Ⅱ区为可变电阻区(线性区)

当vp<ugs<0;vds≤ugs-vt时,则N沟道JFET工作在可变电阻区,其

v-i特性可表示为

iD=Kn[2(vGs-vP)uDs一uds]

Ⅲ区为饱和区(放大区)

当vP<vcs≤0,uds>ugs-vp时,JFET工作在饱和区,此时

                          id=kn(ugs-vp)2=idss-uds2                    (⒌3.2)

式中Kn=idss/vp2。如果考虑沟道调制效应(即入≠0)。则上式应修正为

jD=Kn(ugs-vP)z=rDss(1+uds)                         (⒌3.4)

Dss(1-us)(1+uDS)

转移特性,JFET的转移特性同样可以直接从输出特性上用作图法求出。

图5.3.6所示为一族典型的转移特性曲线。由图可看出,当v Ds大于某一定的数值后(例如5Ⅴ),不同us的转移特性曲线是很接近的,这时可认为转移特性重合为一曲线,使分析得到简化。

此外,只要已知rDss和uss,转移特性曲线也可由式(5.3,3)绘出。

主要参数,JFET的主要参数与耗尽型MOSFET相似,这里不再赘述。

0Ds=20V10V                   (⒌3.4)

N沟道JFET转移特性,场效应管放大电路,JFET放大电路的小信号模型分析法

JFET的小信号模型,在5.1和5.2节中讨论了MOSFET的互导gm和输出电阻rds,并且导出了它的低频小信号模型,如图5.2.6b、c所示。同样,作为双口器件的JFET(图5.3.7a),也可导出其小信号模型如图5.3.7b所示。由于JFET为电压控制器件,其栅源间的电阻rgs的阻值很大,因此图b中将栅源间近似看成开路。当FET用在高频或脉冲电路时,极间电容的影响不能忽略,这时JFET需用高频模型(图5.3.7c)来表示。

图5,3.7 FET的小信号模型,(a)FET在共源接法时的双口网络 (b)低频模型 (c)高频模型

应用小信号模型法分析JFET放大电路,现在应用小信号模型来分析如图5.3.8a所示的共源电路。

图5.3.8a所尽冉路的小信号等效电路如图5.3.8b所示,图中rds通常在几百千欧的数量终,一般负载电阻比rds小很多,故此时可以近似认为rds开路。

电压增益Vi =Vgs+gmvgsR =vgs(1+gmR)

vo =-gm+gsRd