場效應管（FET）全稱是Field Effect Transistor。

結型場效應管（JFET）全稱是Junction Field Effect Transistor，結型是PN結的意思。

JFET分為N溝道和P溝道兩種，下面以N溝道為例說明JFET的整體結構。

N溝道JFET結構如下圖所示：

N溝道JFET結構

整個場效應管是一個圓柱體，主體為N型半導體（正常濃度摻雜），在主體中間環切一部分後填充P型半導體（10-1000倍高濃度摻雜），就構成了N溝道JFET（示意圖為圓柱體的剖面圖）。

P型半導體引出一根導線為栅極（相當于三極管的基極）。N型半導體兩端各引出一根導線，分别是漏極（相當于三極管的集電極）和源極（相當于三極管的發射極）。

P溝道JFET與N溝道結構類似，P溝道主體為P型半導體，填充部分為N型半導體。

JFET電路符号如下：

JFET符号

箭頭方向始終為P指向N，所以箭頭向内指為N溝道，向外指為P溝道。

在P型半導體和N型半導體交界處會形成PN結（耗盡層），耗盡層中無自由移動電子和空穴，所以電流無法通過該區域。引腳不加電壓時，耗盡層不會寬到完全阻斷N型半導體的上下部分。當G極電壓為0V，D極與S極之間加上一個電壓時，JFET相當于一個電阻，電流可以從裡面流過。當外部電壓增大時，電流跟着增大。外部電壓減小時，電流也跟着減小，伏安特性與電阻相同。

DS加電源

那麼問題來了，如果電壓持續增加，電流會一直增大嗎？

N型半導體導電性能不如導體，可以将它看做一個由很多小電阻串聯而成的大電阻，所以JEFET内部在不同的高度會産生不會的壓降。

内部壓降

PN結的特性是正向偏置時耗盡層消失，反向偏置時耗盡層增大，耗盡層的寬度跟反向偏置電壓成正比。所以當G極懸空，D極、S極加上電源時，PN結處于反偏狀态，内部耗盡層分布如下：

DS加電源時耗盡層分布

電壓越大的位置耗盡層越厚，N型半導體中間的可導電區域越窄。按正常的理解，導電區域越窄，電流不是應該越小嗎，為什麼電流會随着電壓的增大而增大？可以将它想像為一根水管，我們捏住水管和放開水管時，哪個水流量更大？水流量應該是一樣大的。放開時水管粗，水流慢。捏住時水管細，水流急，單位時間内的出水量相同。

繼續增加DS電壓，當耗盡層增長到一定程度，兩邊的耗盡層連接到一起時，此時的狀态稱為預夾斷。預夾斷時DS的電壓稱為夾斷電壓Vp（pinch）。此時的電流稱為Idss（saturation），意思是流過DS之間的飽和電流。

進入預夾斷狀态之後，繼續增加DS電壓，耗盡層關閉的區域越來越大，電流的阻力也越來越大。所以增加電壓帶來的額外能量，全部用于克服耗盡層增加帶來的阻力，結果就是電壓增大，電流保持不變。

如果無上限的持續增加DS電壓，是否可以導緻JFET被完全夾斷？理論上是這樣的，但實際可能還沒完全夾斷，器件已經被擊穿了。

預夾斷時耗盡層分布.jpg

Vgs等于0伏時的伏安特性曲線

• Vds電壓小于Vp時，電流随着電壓增大而增大
• Vds電壓達到Vp時，電流恒定不變，不再随着電壓增大而增大
• Vds電壓過大時，器件被擊穿

現在把Vds電壓置為0V，來看Vgs的電壓如何影響JFET。Vgs電源必須要反着接，使内部PN結反偏才能正常工作。

當GS加上反向偏置電壓時，内部耗盡層均勻向外擴散，因為JFET内部所有位置壓降相同。

GS加電源時耗盡層分布

JFET的電阻會随着Vgs電壓的增大而增大。這點與Vds對JFET的影響不同，因為增大Vgs相當于減小了整個水管的内徑，增大Vds隻是捏住了水管的某一點。

當Vgs達到Vp時，JFET被完全夾斷，電阻無限大，電流為0。

伏安特性曲線

• 夾斷電壓Vp=7V（水管最大内徑為7mm）
• Vgs=0V時（水管内徑為7mm），電流最大，Vds=7V（需要捏7mm）到達預夾斷
• Vgs=1V時（水管内徑為6mm），電流變小，Vds=6V（需要捏6mm）到達預夾斷
• Vgs=3V時（水管内徑為4mm），電流更小，Vds=4V（需要捏4mm）到達預夾斷
• Vgs=7V時（水管内徑為0mm），無電流通過

• 在達到預夾斷之前，電阻可通過Vgs線性改變，電阻可調。
• 在達到預夾斷之後，電流恒定不變，最大電流依然由Vgs決定。
• 完全夾斷後，電阻無限大，電流為0。

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