在进入实际的主题之前,让我们知道什么是结场效应晶体管的掐断电压,因为它对决定结场效应晶体管的偏置水平起着至关重要的作用。
夹断电压
在n通道JFET中,如果我们在漏极端施加正电位使源极端接地,由于自由电子从源极漂移到漏极,就会有电流通过该通道。这个电流引起沿通道的电压降。通过考虑沿通道的电压分布,我们可以说,靠近漏极的通道的电势大于靠近源极的通道的电势。同时,如果栅极端处于地电位,则栅极区与沟道之间的PN结将反向偏置,且耗尽层向漏极端方向的宽度大于源端。
现在,如果我们不断增加漏极电压,耗尽层的宽度比向源端增加得更快。在一定的漏极电压后,向漏极端子的耗尽层相互接触。这个电压被称为掐断电压。这意味着在零栅极电压下,从两侧耗尽层接触到一起的漏极电压被称为掐灭电压。结果表明,在掐灭电压发生之前,漏极电流与漏极电压与源极电压成线性比例关系;在掐灭电压发生之后,漏极电流几乎保持不变。如果我们进一步提高漏极电压超过掐断电压,漏极电流保持不变,但在另一个更高的漏极电压值后,反向偏置结发生雪崩击穿,漏极电流突然迅速上升。这个电压被称为JFET的击穿电压。因此,任何结场效应晶体管作为放大器时,必须工作在钳断电压和击穿电压之间。为了使漏源电压保持在一定范围内,需要将电压合适的直流电压源或电池与负载电阻或输出电阻串联起来。漏极和源极之间的电压为
关断电压出现在漏极和源极之间在这里,我DSS为栅极端子处于地电位时,在掐断处流过沟道的漏极电流。
现在在n通道JFET中,我们必须在门端施加负电位,这将进一步增加门区和通道之间耗尽层的宽度。由于p型区域的负性,结的反向偏置增大。已经讨论过,由于漏极电压的施加保持栅极端子接地,已经接触到对漏极端子的耗尽层,并且在两层之间已经创建了一个小通道开口,以允许漏极电流流动。
当我们增加栅极端的负电位时,沟道开口变窄,因此漏极电流减小。如果我们继续增加栅端负电压,漏极电流继续减小,可以看到漏极电流在一定的栅电压下变为零。这种电压称为栅极截止电压。栅极截止电压的值等于结场效应的掐断电压,但这两种电压的极性相反。
因此JFET输入信号的工作范围应该是0到- VGS(下)在VGS(下)为栅极截止电压。为了保证不同输入信号的工作范围,门电路必须与一个固定的偏置电压相关联,这个偏置电压可以通过单独的电池源或通过从输出电路转压作用于门电路。根据应用方法的不同,JFET的门偏有三种类型。
栅极电路中电池对JFET的偏置
这是通过在栅极电路中插入电池来实现的。电池的负极与门极相连。由于JFET中的栅极电流几乎为零,因此在输入栅极电阻上不会有电压降。因此,电池的负电位直接到达门极。相应的漏极电流和漏极至源极电压就是晶体管的输出工作点。
注:-在下面的所有偏置电路中,为了更好地详细描述电路,我们已经包括了输入交流信号,但在计算偏置点或JFET的工作点时,我们将忽略交流信号,因为偏置只涉及直流。在JFET中没有栅极电流,我们可以求漏极电流I的值D从下面给出的关系DSS和VGS(下)(= - VP)已在晶体管数据表中给出。V的值DS可以通过在输出电路上应用KVL找到
JFET的工作点位于坐标(VDS,我D)在特征图上。
JFET的自偏置
这里有一个电阻R年代插在源端和地之间。
R上的电压年代将
在这里,栅极端子也通过电阻R接地G.由于没有栅极电流,在栅极端出现零接地电位。
栅极和源极之间的电压为VGS.
这个方程告诉我们,门极的电位总是比源极的电位负。在确定I的值之后DVDS根据上述关系,我们可以将工作点置于特征图的坐标(VDS,我D).
JFET的分压器偏置
两个串联的电阻组成一个分压器电路。门端电压可由分压器计算。这样,利用施加的漏极电压得到栅极终端电压。电阻串联地插入源端。设备电流流过电阻而产生电压降。如果这个源电压降大于门端出现的电压,则门源电压为负值,这是JFET工作所需要的。让我们考虑下面的循环。