1.結(jié)構(gòu)
下圖中示出了n溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖以及它在電路中的符號。
在一塊n型硅棒的兩側(cè),利用合金法、擴散法與其他工藝做成摻雜程度比較高的p型區(qū)(用符號p+表示),則在p+型區(qū)和n型區(qū)的交界處將形成一個pn結(jié),或稱耗盡層。將兩側(cè)的p+型區(qū)連接在一起,引出一個電極,稱為柵極(g),再在n型硅棒的一端引出源極(s),另一端引出漏極(d),見圖(a)。如果在漏極和源極之間加上一個正向電壓,即漏極接電源正端,源極接電源負(fù)端,則因為n型半導(dǎo)體中存在多數(shù)載流子電子,因而可以導(dǎo)電。這種場效應(yīng)管的導(dǎo)電溝道是n型的,所以稱為n溝道結(jié)型場效應(yīng)管,其電路符合見圖(b)。注意電路符號中,柵極上的箭頭指向內(nèi)部,即由p+區(qū)指向n區(qū)。
2. 工作原理
從結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)已經(jīng)看出,在柵極和導(dǎo)電溝道之間存在一個pn結(jié)。假設(shè)在柵極和源極之間加上反向電壓ugs,使pn結(jié)反向偏置,則可以通過改變ugs的大小來改變耗盡層的寬度。例如,當(dāng)反向電壓的值|ugs|變大時,耗盡層將變寬,于是導(dǎo)電溝道的寬度相應(yīng)地減小,使溝道本身的電阻值增大,于是,漏極電流id將減少。所以,通過改變ugs的大小,即可控制漏極電流id的值。
由于導(dǎo)電溝道的半導(dǎo)體材料(例如n區(qū))摻雜程度相對比較低,而柵極一邊(例如p+區(qū))的摻雜程度很高,因此當(dāng)反向偏置電壓值升高時,耗盡層總的寬度將隨之增大。但交界面兩側(cè)耗盡層的寬度并不相等。因此,摻雜程度低的n型導(dǎo)電溝道中耗盡層的寬度比高摻雜的p+區(qū)柵極一側(cè)耗盡層的寬度大得多??梢哉J(rèn)為,當(dāng)反向偏置電壓增大時,耗盡層主要向著導(dǎo)電溝道一側(cè)展寬。
改變柵極和源極之間的電壓ugs,即可控制漏極電流id。這種器件利用柵極和源極這宰的電壓ugs平改變pn結(jié)中的電場,然后控制漏極電流id,故稱為場效應(yīng)管。對于結(jié)型場效應(yīng)管來說,總是在柵極和源極之間加一個反抽偏置電壓,使pn結(jié)反向偏置,此時可以認(rèn)為柵極基本上不取電流,因此,場效應(yīng)管的輸入電阻很高。