缘栅耗尽型场效应管沟道类型和工作区类型的判别研究

2022-10-30李真张嘉驰初广前

科技资讯 2022年21期

李真张嘉驰初广前

(1.济南市舜玉小学山东济南 250002;2.山东交通学院山东济南 250357)

场效应管是利用电场效应来控制电流，导电机理是靠一种载流子导电，称为单极型场效应管[1]。场效应管性能优良，场效应管外形和晶体管三极管基本类似，但两者的控制特性完全不一样[2]。场效应管有输入电阻很高的优点，因此在电子电路中广泛采用。

场效应管按照结构可分为两类：按构造可分为两大类：结型场效应管（Junction Field-Effect Transistor，JFET）和绝缘栅型场效应管（Insulated Gate Field Effect Transister，IGFET），其中绝缘栅场效应管又分为增强型与耗尽型，每类细分为N沟道和P沟道，该文主要研究和分析绝缘栅耗尽型沟道类型的判别与工作区类型。

图2 耗尽型P沟道结构图

1 基础知识

1.1 耗尽型的结构及电路符号

耗尽型场效应管的结构及电路符号具体如图1～3所示[3-4]。

图1 耗尽型N沟道结构图

绝缘栅耗尽型场效应管电路符号如图3所示[5]，可以看出，N沟道和P沟道电路符号类似，区别在于符号中的箭头方向指向不同，具体的，N沟道符号箭头方向向里，而P沟道符号箭头方向向外。

图3 耗尽型电路符号图

1.2 耗尽型场效应管的转移特性曲线

绝缘耗尽型场效应管转移特性曲线如图4 和图5所示。其中N 沟道如图4 所示，P 沟道如图5 所示[6-7]。从上述两图中可以看出绝缘栅耗尽型N沟道转移特性曲线是一条上升的曲线，其和x轴负半轴相交，因此夹断电压UGS(off)＜0；而绝缘栅耗尽型P 沟道转移特性曲线是一条下降的曲线，其与x轴正半轴相交，因此夹断电压UGS(off)＞0。

图4 耗尽型N沟道场转移特性曲线

图5 耗尽型P沟道转移特性曲线

1.3 绝缘栅耗尽型输出特性曲线

绝缘栅耗尽型场效应管输出曲线如图6 和图7 所示[8]。从上述两图可以看出，N沟道和P沟道输出特性曲线分布在不同的象限，其中N 沟道输出特性曲线位于坐标系中的第一象限，而P 沟道输出特性曲线位于第三象限。

图6 栅耗尽型N沟道输出特性曲线

图7 耗尽型P沟道输出特性曲线

1.4 场效应管的工作区分布图（耗尽型N沟道）

绝缘栅耗尽N 型场效应管工作区分布具体如图8所示。

根据图8 可以看出，耗尽型N 沟道输出特性曲线显示，这3 个工作区分别如下：（1）非饱和区也称为可变电阻区：以输出特性曲线中虚线（予夹断轨迹）为界，靠近纵轴的区域为非饱和区[9]；（2）饱和区也称为恒流区：予夹断轨迹右边的区域；（3）截止区也称为夹断区：输出特性曲线中靠近横轴的部分，称为截止区[10-11]。