金属(jīnshǔ)与半导体讲解/结型场效应晶体管基本上是一个电压控制的电阻，它的阻值是通过改变伸入沟道(ɡōudào)的耗尽层厚度，即通过改变导电沟道(ɡōudào)的截面积来调制的。当VGS=0时，对N沟器件，当VDS值比栅结的接触电势差VD小时，沟道近似于一个阻值一定的电阻。漏电流ID与漏电压VDS成正比。当VDS增加时，耗尽区向N型沟道扩展，沟道变窄，电阻变大，当VDS增加到某一值时，出现沟道夹断(jiāduàn)，随着VDS的增加，夹断(jiāduàn)点向源极移动，漏电流不再随VDS而显著增加，电流出现饱和现象。当栅源之间加电压时，漏电流只要增大到比VGS=0时低一个VGS值时，沟道就会夹断(jiāduàn)。JFET特点(tèdiǎn)：A电压控制型器件B多子器件，工作频率高C与BJT及MOS工艺兼容2.理想JFETI-V特性假设：A单变突变结B沟道内杂质分布均匀C沟道内载流子迁移率为常数D忽略(hūlüè)接触压降E缓变沟道近似：即空间电荷区内电场沿y方向，而中性沟道区内电场只有X方向的分量。外加电压为零时，平衡栅结耗尽层宽度：（5-44）平衡时的沟道电导(diàndǎo)：（5-45）栅结上加反向偏置VGS时，耗尽区向沟道区扩展的宽度：（5-46）沟道电导(diàndǎo)：（5-47）使沟道消失的栅源电压称为阈值电压VT或夹断电压VP，由式（5-46）得本征夹断电压为：（5-48）当漏源电压达到饱和电压时，亦会出现沟道夹断：（5-49）3．线性区I~V特性（5-49）4．夹断前的I~V特性在沟道y处，实际(shíjì)加在栅结上的偏置电压为：（5-50）在沟道y处的导电(dǎodiàn)沟道截面积：（5-51）通过y处的电流：（5-52）根据(gēnjù)电流的连续性得漏电流：（5-53）对上式积分得：（5-54）5．夹断后的漏特性(tèxìng)在长沟道器件中忽略夹断点前移对沟道长度的影响得：六.金属-半导体场效应晶体管(MESFET)MESFET常采用半绝缘GaAs上外延(wàiyán)一N-GaAs，然后蒸发上源、漏和栅形成金-半工艺沟道更短，工作频率更高。MESFET共具有三个金属-半导体接触，一个肖持基接触作为栅极(shānjí)以及两个当作源极与漏极的欧姆接触。实际制造的MESFET通常在半绝缘衬底上生长一外延层以减少寄生电容。通常以栅极尺寸来叙述一个(yīꞬè)MESFET。若栅极长度(L)为0.5μm，栅极宽度(Z)为300μm，则称之为0.5μm×300μm的器件。/MESFET的原理结构如下图所示。将源极接地，栅极电压与漏极电压是相对源极测量而得。正常(zhèngcháng)工作情形下，栅极电压为零或是被加以反向偏压，而漏极电压为零或是被加以正向偏压。也就是说VG≤0而VD≥0。对于沟道为n型材料的器件称为n沟道MESFET。在大多数的应用中是采用n沟道MESFET而非p沟道MESFET，这是因为n沟道器件具有较高的电子迁移率。当没有外加栅极电压且VD很小时，如图(a)所示，沟道中有很小的漏极电流流通。此电流大小为VD/R。其中R为沟道电阻(diànzǔ)。因此，电流随漏极电压呈线性变化。随着漏极电压的持续增加，最终将使得耗尽区接触(jiēchù)到半绝缘衬底，如图(b)所示，此现象的发生是当漏极端有W=a。由在夹断点后，当VD进一步增加，则靠近漏极端的耗尽(hàojìn)区将逐渐扩大，而P点将往源极端移动，如图(c)所示。然而，P点处的电压维持为VDsat，因此，每单位时间由源极移往P点的电子数目以及沟道内的电流也维持不变，这是因为在沟道中，由源极到P点的电压降维持不变。当漏极电压大于VDsat时，电流基本上维持在IDsat，且与VD无关。当加入反向(fǎnxiànɡ)栅极偏压时，耗尽区宽度W随之增加。对较小的VD而言，沟道就像是电阻器一般，但是具有较高的阻值，这是因为沟道的截面积减小的关系。如图(d)所示，VG=-1V的初始电流比VG=0时的初始电流来得小。当VD增加至某一特定值时，耗尽区将接触到半绝缘衬底．此时VD值为电流(diànliú)电压特性漏极电流ID为一定(yīdìng)值，且与y无关，故：电压(diànyā)VP称为夹断电压(diànyā)，也就是当W2=a时的总电压(diànyā)之和(VD+VG+Vbi)。根据之前的讨论，当电压超过VDsat时，电流(diànliú)被看作是一定值。注意电流(diànliú)-电压特性中有着三个不同的区域。当VD比较小时，沟道的截面积基本上与VD无关，此I-V特性为欧姆性质或是线性关系。于是将这个工作原理区域视为线性