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场效应管晶体管工作原理

信息来源:本站 日期:2017-06-29 

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场效应管晶体管工作原理

场效应管晶体管工作原理:

解MESFET的工作原理,我们考虑栅帔下方的部分,如图7.lo(b)所示.我们将源极接地,而栅极电压与漏极电压是相对源极测量而得.正常工作情形下,栅极电压为零或是被iju以反向偏医,而漏搬电压为零或是被加以正向偏压.也就是说'VG≤0而VD≥0.由于沟道为n型材料,此器件被称为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,这是肉为n沟道器件具有较高的电子迁移率.

沟道电阻可被表示为 :


其中ND是施主浓度.A[=z(a一W)]是电流流动的截面积,而w是肖特基势垒的耗尽区宽度.



当没有外加栅极电压且VD很小时,如图7.11(a.)所示,沟道中有很小的漏极电流ID流通.此电流大小为VD/R.其中R为式(24)所表示的沟道电阻.因此,电流随漏极电压呈线性变化.当然,对任意漏极电压而言,沟道电压足由源极端的零渐增为漏极端的VD.因此,沿着源极到漏极肖特基势垒的反向偏压渐强.当VD增加.W也随着增加而电流流动的平均截面积减小,沟道电阻R也因此增加,这使得电流以较缓慢的速率增加.


随营漏极电压的持续增加,最终将使得耗尽区接触到半绝缘衬底,如图7.ll(b)所示.此现象的发生是当漏傲9Vd有W=a.由式(7),令V=-VDsat,可以求出相对应的漏极电压值,称为饱和电压(sat uration  voltage)VDsat:



在此漏极电压时,源极和漏投将会被夹断(pinched off)或说是被反向偏压的耗尽区完全分隔开.图7,ll(b)中的位置P即称为夹断点,在此点有o个很大的漏极电流称为饱和电流(saturation current)IDsat,,可泣过耗尽区,这与注入载流子到双极猁品体管的集基结反向偏压时所形成的耗尽区的情形相似.


对n沟道MESFET而言,栅极电压相对于源极为负值,所以我们在式(26)以及其后的式子中,使用VG的绝对值.由式(26)可以看出,外加的栅极电压VG使得开始发生夹断时所需的漏极电压减小了VG的值为



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