=== 第八章場效電晶體 ===

=== 第八章場效電晶體=== 第8章場效電晶體 8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 8-2 D-MOSFET之構造特性及直流偏壓 8-3 E-MOSFET之構造特性及直流偏壓 8-4 FET與BJT之功能特性比較

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 如圖8-1 所示為電晶體的分類圖，電晶體可分為雙極性接面電晶體（bipolar junction transistor，簡稱BJT）和場效電晶體（field effect transistor，簡稱FET）兩大類，而FET 依控制閘的不同又分為兩類，分別為： 1.控制閘為接面型的接面場效電晶體（junction FET，簡稱JFET）。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 2.控制閘為絕緣型的金屬氧化半導體場效電晶體（metal oxide semiconductor FET，簡稱MOSFET )，並再依通道預置與否，區分為空乏型（depletion）與增強型（enhancement）兩種。無論何種FET，都有N 通道與P 通道之分。雖然FET 種類較多，但是其對應的特性方程式與曲線都很類似。同時，FET 輸入電阻極大，輸入電流趨近於0，所以實際應用分析比BJT 簡單很多。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 圖8-2(a)為N 通道接面型場效電晶體（JFET）的物理結構圖，如圖所示，在一個N 型半導體的通道上下兩端分別鍍上一層導體，再以導線引出作為電流通道的汲極（drain，D極）與源極（source，S極）。另外，在通道兩側植入P 型半導體並相連接後，再鍍上一層導體，以導線引出作為控制電流通道大小的閘極（gate，G極）。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 圖8-2(b)為N 通道JFET 電路符號，圖中箭頭方向表示P 型閘極指向N型源極通道，如同NPN 電晶體電路符號一樣，其箭頭方向為P 型基極指向N 型射極。圖8-2(c)為N 通道JFET 之簡化電路符號。圖8-3 為P 通道JFET，其物理結構與N 通道大同小異，主要差別在於傳導載子不同。N 通道所傳導的載子為電子，而P 通道所傳導的載子為電洞。因此，P 通道JFET 控制閘極為N 型半導體，電路符號之箭頭方向與N通道相反，其餘結構則與N 通道相同。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 對FET 而言，不管是N 通道或是P 通道，其工作原理皆相同，只是傳導載子不同，所以產生的電流與電壓方向皆相反。由於N 通道傳導載子為電子，其移動率較高，速度較快，所以實用上，大多是以N 通道為主。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 工作原理 1 N通道JFET在閘極（G）未加任何偏壓時，汲極（D）與源極（S）間就已經存在電流通道；因此，為能控制電流通道大小，控制閘極電壓VGS在正常情況下，應施予負偏壓以形成空乏區，進而控制通道大小及輸出電流ID大小。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 如圖8-4(a)所示，當外加負偏壓VGG使閘源極電壓VGS形成逆向偏壓（P 型半導體的G極為負電壓、N型半導體的S極為正電壓）時，將使G、S之PN 接面附近形成空乏區，在此通道兩側所形成的空乏區大小會改變通道大小，並進而控制通道電流大小。同時，因為閘極與通道為逆偏特性，所以閘極電流IG =0。 N 通道JFET 不可將VGS接成正偏壓，否則PN 接面會形成順偏導通狀態，無法控制通道電流大小，並且將使閘極電流IG ≠0。

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 特性曲線 2 由上述分析，可知JFET 的端點電流關係為：

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 對於P 通道JFET 而言，輸入控制電壓VGS必須加上正電壓，如此才能形成空乏區，進而改變P 通道大小，以控制通道ID電流大小。因此可知，P 通道之電壓與電流方向，皆與N 通道相反，即輸出電流ID由D 極端流出，輸入電壓VGS為正電壓，而輸出電壓VDS為負電壓，其特性曲線與直流等效電路，如圖8-9 所示。

例題 8-1 8-1 JFET之構造特性及直流偏壓

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 JFET的直流偏壓方式可分為固定式、自給式及分壓式等偏壓方式，茲分述如下：固定式偏壓電路 1

8-1 JFET之構造特性及直流偏壓 自給式偏壓電路 2

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