摩托羅拉AN211A

介紹

有兩種類型的場效應(yīng)晶體管、結(jié)場效應(yīng)晶體管(JFET)和“金屬氧化物半導(dǎo)體”場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵場效應(yīng)晶體管(IGFET)。這些設(shè)備的工作原理(電場控制電流)非常相似。——的主要區(qū)別是控制因素的生產(chǎn)方法。但是，由于這些差異，設(shè)備特性存在顯著差異，電路設(shè)計中必須存在差異。在本說明中對此進(jìn)行了說明。

結(jié)場效應(yīng)晶體管(JFET)

最簡單的形式，連接場效應(yīng)晶體管從摻入電阻器的硅棒開始(圖1a)。一般來說，注入電流的終端稱為源極。因為在FET的情況下，電流來自這個極點。另一端稱為漏水。源極和漏極之間的電流與陽極間材料的電阻和漏-源電壓有關(guān)。在圖1b中，P型區(qū)域擴(kuò)散到圖1a中的N型基板，在源與漏之間留下了N型通道。(可以更換所有材料類型，形成互補(bǔ)的P型零件。)這些P型區(qū)域用于控制源和泄漏之間的電流，因此稱為柵極區(qū)域(柵極)。

與其他p-n結(jié)一樣，如果節(jié)點存在反向偏差，則p-n交點周圍會出現(xiàn)耗盡區(qū)域(圖1c)。隨著反向壓力的增加，枯竭的區(qū)域彼此相遇，向通道擴(kuò)散，直到源和漏之間產(chǎn)生幾乎無限的阻力。

當(dāng)柵極電壓為0V時，在源與漏(圖1d)之間施加外部電壓時，通道的漏電流沿柵極表面設(shè)置相反偏差，使其與通道平行。泄漏-隨著源電壓的增加，耗盡的區(qū)域再次擴(kuò)散到通道，這是因為通道的電壓下降使PNA反向偏移。隨著VDS的增加，貧化區(qū)將增加到相遇為止，因此電壓的進(jìn)一步增加將被泄漏的貧化區(qū)抵消。通道電阻有效增加，防止泄漏電流進(jìn)一步增加。導(dǎo)致此電流限制的泄漏-源電壓稱為“鉗制”電壓(Vp)。進(jìn)一步增加的泄漏源電壓只會略微增加泄漏極電流。

0柵極-源電壓(VGS)中泄漏電流(ID)和泄漏-源電壓(VDS)的變化如圖2a所示。在低電流區(qū)，泄漏電流與VDS呈線性相關(guān)。ID增加時，“通道”開始耗盡，ID曲線的斜率降低。如果VDS與Vp相同，則ID將保持相對恒定，直到達(dá)到“飽和”和泄漏極雪崩電壓VBR(DSS)。當(dāng)反向電壓應(yīng)用于電網(wǎng)時，由于反向偏轉(zhuǎn)門導(dǎo)致的耗盡區(qū)域擴(kuò)散到VDS生成的傳導(dǎo)區(qū)域，因此在低ID級別(圖2b)發(fā)生信道閉合。因此，減少所有VDS值的最大電流。

圖1結(jié)場效應(yīng)晶體管的演化

圖2泄漏電流特性

雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體晶片兩側(cè)是困難的，因此使用單端幾何圖形代替上述雙面結(jié)構(gòu)是常見的。這種形狀的擴(kuò)散(圖3)只發(fā)生在一側(cè)。基材是p型材料，n型溝生長在上部。然后，p型格柵擴(kuò)散到n型表觀通道。接觸金屬化形成電極。

圖3單端幾何結(jié)構(gòu)的節(jié)點FET

圖1中的柵極2人襯底具有較低的電阻材料，最大限度地提高增益。為了同樣的目的，1號門的電阻率非常低，耗盡區(qū)域主要擴(kuò)散到N型通道。大多數(shù)情況下，網(wǎng)格是內(nèi)部連接的。四極器件也可以用這種方法實現(xiàn)互連。

莫爾斯場效應(yīng)晶體管(MOSFET)

金屬氧化物半導(dǎo)體(MOSFET)的工作控制機(jī)制與JFET略有不同。圖4顯示了開發(fā)?；迨请娮韪叩膒型材料，

如2N4351。這一次，兩個單獨的低電阻 n 型區(qū)域（源和漏極）擴(kuò)散到基板中，如圖 4b 所示。接下來，結(jié)構(gòu)表面覆蓋著絕緣氧化物層和氮化物層。氧化物層作為 FET 表面的保護(hù)涂層，使溝道與柵隔離開來。然而，氧化物受到鈉離子的污染，鈉離子在所有環(huán)境中都不同數(shù)量地存在。這種污染會導(dǎo)致器件特性的長期不穩(wěn)定和變化。氮化硅對鈉離子不滲透，因此用于保護(hù)氧化物層免受污染。切入對氧化物和氮化物層打孔，允許金屬接觸源和漏極。然后，柵極金屬區(qū)域覆蓋在絕緣層上，覆蓋整個溝道區(qū)域，同時，金屬與漏極和源極的接觸也如圖 4d 所示。與覆蓋溝道的金屬區(qū)域的接觸是柵極。請注意，金屬沒有通過氧化物和氮化物進(jìn)入襯底的物理滲透。由于漏極和源極由襯底隔離，因此在沒有柵極電壓的情況下，任何漏-源電流都極低，因為該結(jié)構(gòu)類似于背對背連接的兩個二極管。

柵極的金屬區(qū)域形成具有絕緣層和半導(dǎo)體溝道的電容器。金屬區(qū)域是頂板：襯底和溝道是底板。

圖4增強(qiáng)模式 N 通道 MOSFET的演變

對于圖 4 的結(jié)構(gòu)，請考慮柵加正電勢（見圖 5）。金屬氧化物電容器金屬側(cè)的正電荷在半導(dǎo)體側(cè)誘導(dǎo)相應(yīng)的負(fù)電荷。隨著閘門正電荷的增加，半導(dǎo)體中的負(fù)電荷"誘導(dǎo)"增加，直到氧化物下方區(qū)域有效地成為 n 型半導(dǎo)體區(qū)域，電流可以通過"誘導(dǎo)"溝道在漏極和源極之間流動。換句話說，漏電流被柵極電壓"加強(qiáng)"。因此，漏電流可以通過柵極電壓調(diào)節(jié)：即通道電阻與柵電壓直接相關(guān)。n 溝道結(jié)構(gòu)可以通過倒置材料類型更改為 p 溝道器件。

圖5 溝道增強(qiáng)。正柵電壓的應(yīng)用導(dǎo)致少數(shù)載電載體在基板中的再分配，并導(dǎo)致在源極與漏極之間形成導(dǎo)電通道

圖6顯示了 MOSFET 的等效電路。在這里，Cg（ch） 是代表氮化物-氧化物分布式柵到溝道的電容。Cgs 是金屬柵區(qū)域重疊源的柵-源電容，而 Cgd 是金屬柵區(qū)域重疊漏極的柵-漏電容。Cd（sub）和Cs（sub）是從漏極及源極到襯底交疊電容。Yfs 是漏電流和柵-源電壓之間的傳輸導(dǎo)納。調(diào)制的溝道電阻為 rds。RD 和 RS 是漏和源的體電阻。

圖6 增強(qiáng)模式 MOSFET 的等效電路

MOSFET 的輸入電阻特別高，因為柵充當(dāng)電容器，泄漏電流非常低（Rin 1014 Ω）。輸出阻抗是 rds（與柵電壓相關(guān)）和漏和源體電阻 （RD 和 RS） 的函數(shù)。要打開 MOSFET，必須向柵-溝道電容、Cg（ch） 和米勒電容（Cgd）充電。在打開時，必須排放漏-襯底電容Cd（sub）電荷。襯底的電阻決定了此電容的峰值放電電流。

剛才描述的 FET 稱為增強(qiáng)型 MOSFET 。耗盡型 MOSFET 可采用以下方式進(jìn)行：從圖 4 的基本結(jié)構(gòu)開始，在源極和漏極之間擴(kuò)散中度電阻 n 溝道，以便當(dāng)閘門電位為零伏時，漏電流可以流動（圖 7）。這樣，可以使MOSFET具有消耗特性。對于正門電壓，結(jié)構(gòu)與圖 4 的設(shè)備一樣增強(qiáng)。隨著負(fù)柵電壓，增強(qiáng)過程被逆轉(zhuǎn)，通道開始耗盡載流子，如圖8所見。與 JFET 一樣，漏電流首先耗盡了離漏極最近的溝道區(qū)域。

因此，圖 7 的結(jié)構(gòu)既是耗盡模式，也是增強(qiáng)模式器件。

圖7 耗盡型MOSFET結(jié)構(gòu)(此類型的器件可設(shè)計為在增強(qiáng)和耗盡模式下運行)

圖8 溝道耗盡現(xiàn)象(加負(fù)柵電壓引起分布式通道中少數(shù)載流子的再分配，降低有效溝道厚度，導(dǎo)致溝道電阻增加)

工作模式

FET的運行方式有兩種基本模式——耗盡和增強(qiáng)。如前所述，耗盡模式是指由于柵極電壓變化而使溝道中的載流子減少。增強(qiáng)模式是指由于柵極電壓的應(yīng)用，溝道中載流子的增加。第三種類型 FET，可在耗盡和增強(qiáng)模式下運行。

通過檢查圖 9 的傳輸特性，可以最容易地理解這些模式之間的基本差異。耗盡模式器件具有相當(dāng)大的零柵電壓的漏電流。通過在柵終端上施加反向電壓來減少漏電流。耗盡型 FET 不具有正向柵電壓。

耗盡/增強(qiáng)模式型器件還具有相當(dāng)大的漏電流，柵電壓為零。此類型器件在前向區(qū)域中定義，并且可能具有可用于相當(dāng)大的柵電壓的前向特性。請注意，對于結(jié)型 FET，漏電流只能通過正柵電壓增強(qiáng)，直到柵-源 p-n 結(jié)變成前向偏置。

第三種類型的 FET 僅在增強(qiáng)模式下運行。此 FET 具有極低的漏電流，用于零柵源電壓。漏電流傳導(dǎo)發(fā)生在大于某閾值的 VGS（th）值中。對于大于閾值的門電壓，傳輸特性類似于耗竭/增強(qiáng)模式 FET。

電氣特性

由于場效應(yīng)器件的基本操作模式與傳統(tǒng)結(jié)晶體管有很大不同，術(shù)語和規(guī)格必然不同。有必要了解 FET 術(shù)語和特征，以便從數(shù)據(jù)表規(guī)范中評估其比較優(yōu)點。

靜態(tài)特性

靜態(tài)特性定義了在應(yīng)用直流操作條件下有源器件的運行。主要感興趣的是指示控制信號對輸出電流的影響的指標(biāo)。VGS–ID傳輸特征曲線在圖9中對三種類型的FET進(jìn)行了說明。圖 10 列出了通常用于描述這些曲線的數(shù)據(jù)表規(guī)格，以及產(chǎn)生指示規(guī)格的測試電路。

另外一個感興趣的是四極管器件，其中兩個門可單獨控制，用于應(yīng)用控制信號。結(jié)的相關(guān)規(guī)格是定義當(dāng)其中一個柵極連接到源極并偏置電壓應(yīng)用于第二個柵極時的漏極電流。這些通常被指定為VG1S（關(guān)閉）、柵極1-源截止電壓（門2連接到源）和VG2S（關(guān)閉）、柵極2-源截止電壓（門1連接到源）。截斷漏極電流所需的柵極電壓 始終高于連接兩個柵極的三極管連接情況。

穿透電壓是另一種特適用于四極管器件的規(guī)范。這定義了在一個門的耗盡區(qū)域擴(kuò)散到另一個門的交界處之前，可能施加在兩個閘門上的差額電壓量，導(dǎo)致柵極電流增加到一些小指定值。顯然，穿透電壓是一個不受歡迎的條件，因為它導(dǎo)致輸入阻力降低，由于增加的柵流，和大量的穿透電流可以摧毀FET。

柵極泄漏電流

電路設(shè)計人員感興趣的是有源器件的輸入電阻。對于 FET，此特征以 IGSS 的形式指定 - 反偏柵源電流，將漏源短路（圖 11）。正如可以預(yù)料的，由于反向偏置 p-n 結(jié)（在 JFET 的情況下）和電容（在 MOSFET 中）的泄漏電流非常小，輸入電阻極高。在25°C的溫度下，JFET輸入電阻為數(shù)百兆歐，而MOSFET的輸入電阻甚至更大。但是，對于結(jié)型器件，當(dāng)溫度升高到 150 °C 時，輸入電阻可能會降低多個數(shù)量級。因此，此類設(shè)備在兩個溫度下指定了柵極泄露電流。絕緣柵 FET 不會受到溫度的嚴(yán)重影響，即使在高溫下，其輸入電阻仍然極高。

柵極泄漏電流也可指定為IGDO（在柵極和漏極之間泄漏，源極開路），也可以指定為IGSO（柵極與源極之間泄露電流，漏極開路）。這些通常導(dǎo)致泄漏電流值較低，并不代表最壞的情況。因此，IGSS 規(guī)范通常由用戶首選。

圖9 三種 FET 類型的傳輸特征和相關(guān)圖示指標(biāo)

圖10 上述曲線、表和測試電路定義了三種 FET 類型的靜態(tài)特征

圖 11. 漏電流測試電路

擊穿電壓

一系列指標(biāo)來表示可能應(yīng)用各種FET的最大電壓。主要有以下幾個方面：

V(BR)GSS = 柵-源擊穿電壓

V(BR)DGO = 漏-柵擊穿電壓

V(BR)DSX = 漏-源擊穿電壓（MOSFET）

此外，還有等級和規(guī)格，指示在單獨的柵極、漏極和源極（用于三極管器件）之間可能施加的最大電壓。顯然，并非所有這些規(guī)格都存在于每個數(shù)據(jù)表上，因為其中一些規(guī)格以某種不同的形式提供相同的信息。但是，通過了解各種擊穿機(jī)制，讀者應(yīng)該能夠解釋每個規(guī)格和等級級的意圖。例如：

在結(jié)型 FET 中，任何兩個電極之間可能施加的最大電壓是導(dǎo)致柵結(jié)擊穿或雪崩的最低電壓。為了測量 V(BR)GSS（圖 12a），在柵和源之間施加了越來越高的反向電壓。結(jié)擊穿用柵電流（IGSS 以外）的增加表示，這標(biāo)志著雪崩的開始。

測試電路

一些反饋會顯示出，對于結(jié)FET，V(BR)DGO指標(biāo)確實提供了與V(BR)GSS相同的信息。對于此測量，在漏-柵之間施加增加的電壓。當(dāng)這個施加的電壓變得足夠高時，漏極將陷入雪崩，這要么顯示漏極電流顯著增加，要么顯示柵極電流增加（IDGO以外）。對于V(BR)DGO和V(BR)GSS 指標(biāo)，擊穿通常在相同的電壓值發(fā)生。

從圖 2 中可以看到，當(dāng)柵極反向偏置時，雪崩發(fā)生時的 VDS 值較低，而零偏置情況則相反。這是由于反偏柵電壓增加了漏極電壓，從而增加了結(jié)的有效電壓。因此，可應(yīng)用 VDS(max)的漏-源電壓的最大等于V(BR)DGO減去VGS，表示應(yīng)用反向偏置柵電壓的雪崩。

對于 MOSFET 來說，擊穿機(jī)制有些不同。例如，考慮圖 5 的增強(qiáng)模式結(jié)構(gòu)。在這里，柵極完全與漏、源和溝道隔離，由氧化氮層隔開。因此，柵極與任何其他元件之間的擊穿電壓取決于此絕緣層的厚度和純度，并代表將實際擊穿該層的電壓。因此，電壓單獨指定。

漏到源的擊穿是另一種情形。對于增強(qiáng)模式設(shè)備，由于柵連接到源（切斷條件）且襯底，漏極和源極之間沒有有效的通道，漏源電壓出現(xiàn)在兩個相對的二極管，以源對襯底和襯底到漏極結(jié)為代表。隨著漏極電壓的增加，漏極電流仍保持在非常低的水平（皮安級別），直到漏電壓達(dá)到導(dǎo)致二極管反向（雪崩）擊穿的電壓。此特定情況（以 V(BR)DSS 表示，ID 的增加高于 IDSS 級別，如圖 12b 所示。

對于耗盡/增強(qiáng)模式器件，V(BR)DSS 符號有時被 V(BR)DSX 替換。請注意，兩個符號之間的主要區(qū)別是將最后一個子腳本替換為子腳本 x。而 s 通常表示門短于源，x 表示柵偏向于截止。要實現(xiàn)這些器件的切斷，必須將耗盡的偏置電壓應(yīng)用于柵，圖 12b。

開關(guān) FET 的一個重要靜態(tài)特性是"開"漏源電壓 VDS(on)。MOSFET 的這一特性是 VGS 的函數(shù)，類似于結(jié)晶體管的 VCE(sat)和 IB 特性。這些特性的曲線可用作設(shè)計指南，以確定實現(xiàn)指定輸出邏輯級別所需的最低門電壓。

動態(tài)特性

與靜態(tài)特性不同，場效應(yīng)晶體管的動態(tài)特性同樣適用于所有 FET。然而，動態(tài)特征的條件和呈現(xiàn)在很大程度上取決于預(yù)期的應(yīng)用。例如，下表指示充分描述各種應(yīng)用的 FET 所需的動態(tài)特征。

yfs 前向跨導(dǎo)是場效應(yīng)晶體管的關(guān)鍵動態(tài)特征。它是音頻和射頻電路中的基本設(shè)計參數(shù)，是器件廣泛認(rèn)可的參數(shù)。

由于場效應(yīng)晶體管具有許多類似于真空管的特性，而且由于許多工程師對真空管參數(shù)仍然比較熟悉，因此通常指定用于管子跨導(dǎo)的符號gm，而不是 yfs。為了進(jìn)一步混淆事情，"g"學(xué)校還使用了各種子描述。除了gm，一些數(shù)據(jù)表顯示gfs，而其他數(shù)據(jù)頁甚至顯示g21。

無論使用何種符號，yfs 都會定義輸入信號電壓與輸出信號電流之間的關(guān)系：

該單位為mho-電流除以電壓。圖13是一個典型結(jié)FET的yfs測試電路。

圖 13. 典型的yfs測試電路

作為場效應(yīng)器件的一個特征，yfs 的指定為 1 kHz，VDS 與 ID(on)或 IDSS 的特性相同。由于 yfs 具有實部和虛部，但低頻的實部主導(dǎo)，因此 1 kHz 特性以絕對量級給出，并指示為|yfs|。

有趣的是，由于ID-VGS特征中的非線性，yfs與ID差異很大。對于典型的 n 通道，JFET 的這種變化在圖 14 中進(jìn)行了說明。顯然，必須仔細(xì)選擇工作點，以提供所需的 yfs 和信號擺動。

圖14 典型 JFET 的前向傳輸導(dǎo)納與漏電流

對于四極 FET，數(shù)據(jù)表上通常指定三個 yfs 測量值。其中之一，即兩個柵接在一起，提供了一個yfs值的條件，其中一個信號同時應(yīng)用于兩個門：其他的為兩個門分別提供yfs。一般來說，將兩個門接在一起，yfs 更高，并且可以在給定電路中實現(xiàn)更多的增益。然而，由于電容增加，增益帶寬積要低得多。

對于 rf 場效應(yīng)晶體管，有時在工作頻率最高或接近最高頻率時指定 yfs 的附加值。此值還應(yīng)與用于 ID(on)或 IDSS 的電壓條件相同。由于器件虛部在射頻中的重要性，高頻 yfs 規(guī)格應(yīng)該是一個復(fù)數(shù)的表示，并且應(yīng)該在規(guī)格表中或通過顯示典型變化的曲線給出，如MPF102 JFET 的圖 15。

圖15 前向傳輸導(dǎo)納與頻率關(guān)系圖

這個高頻 yfs 的實部， Re(yfs) 或 G21， 通常認(rèn)為是一個重要的參數(shù)。

yos另一個提供與真空管類似的 FET 參數(shù)是 yos，輸出導(dǎo)納：

在這種情況下，類似的管參數(shù)是rp-即，yos =1/rp。對于耗盡模式器件，yos 使用柵和源接地測量（見圖 16）。對于增強(qiáng)模式器件，它以某些指定的 VGS 進(jìn)行測量，允許大漏極流。

與yfs一樣，許多表達(dá)式也用于yos。除了明顯的相似之處，如y22，gos和g22，它有時也被指定為rd，其中rd=1/yos。

圖16 耗盡型 FET 的 yos 測量電路

測量yos的電壓和頻率與測量yfs的電壓和頻率完全相同。與 yfs 一樣，它是一個復(fù)數(shù)，指定為 1 kHz 的量級，并在高頻率下以復(fù)數(shù)形式指定。

μ與 yos 和 yfs 密切相關(guān)的是放大因子， μ：

放大因子不顯示在場效應(yīng)晶體管規(guī)格書上，但可以用yfs/yos計算。對于大多數(shù)小信號應(yīng)用 ，μ 幾乎沒有電路意義。然而，它確實作為現(xiàn)場效應(yīng)晶體管制造過程質(zhì)量的一般指示。

Ciss 源電路輸入電容，Ciss，在低頻場效應(yīng)晶體管中取代了yis。這是因為 yis 在低頻下完全電容。Ciss 在圖 17 的電路中為三極 JFET 進(jìn)行方便的測量。與 yfs 一樣，四極管器件需要兩次測量。

圖17 Ciss測量電路

在高頻，yis 的實部變得非常重要，因此 rf 場效應(yīng)晶體管應(yīng)具有復(fù)數(shù)的 yis，與其他高頻參數(shù)相同。對于四極的 rf FET，需要讀取 柵2 到源和柵1 與柵2連在一起的參數(shù)都 。

在開關(guān)應(yīng)用中，Ciss 非常重要，因為大電壓擺動在柵極出現(xiàn)，橫跨Ciss 。因此，在有效啟動之前，輸入必須向 Ciss 充電。

Crss反向傳輸導(dǎo)納 （yrs） 不顯示在 FET 數(shù)據(jù)表上。相反，Crss，反向轉(zhuǎn)移電容，在低頻指定。由于現(xiàn)場效應(yīng)晶體管幾乎在整個可用的 FET 頻譜上保持完全電容性和相對恒定，低頻電容是一個合適的指標(biāo)。Crss 由圖 18 的電路測量。對于四極 FET，應(yīng)指定 1 號柵和2號柵連在一起。

圖18 Crss測試電路

同樣，對于開關(guān)應(yīng)用，Crss 是一個關(guān)鍵特征。與結(jié)晶體管的 Cob 類似，Crss 必須在切換間隔期間充電和放電。對于直斬波應(yīng)用程序，Crss 是斬波驅(qū)動器的饋通電容。

Cd(sub) 對于MOSFET來說，漏極襯底結(jié)電容成為影響開關(guān)特性的一個重要特征。Cd(sub)與開關(guān)電路中的負(fù)載并連，必須在開關(guān)間隔期間在兩個電平之間充電和放電。

Noise Figure (NF) 與所有其他有源器件一樣，場效應(yīng)晶體管會產(chǎn)生一定量的噪音。場效應(yīng)晶體管的噪聲系數(shù)通常在數(shù)據(jù)表上指定為"點噪聲"，指特定頻率的噪聲。噪聲系數(shù)會隨頻率和設(shè)備輸入的電阻而變化。圖 19 中說明了器件2N5458此類變化。從此圖中，設(shè)計師可以預(yù)測其設(shè)計中固有的噪聲水平。

圖19 具有頻率和源電阻的 FET 噪聲圖

rds(on) 溝道電阻用溝道體電阻串聯(lián)漏極及源極來描述。從應(yīng)用的角度來看，它主要對于開關(guān)和斬波電路很重要，因為它會影響切換速度并決定輸出水平。溝道電阻有時表示為 rd(on)以及 rDS 和 rds。然而，在這兩種情況下，JFET 通過將柵與源連接在一起、設(shè)置所有終端等于 0 Vdc 以及將交流電壓從漏極到源極施加（見圖 20）來測量。交流電壓的幅度應(yīng)保持在較低水平，以免在溝道中出現(xiàn)夾斷。在增強(qiáng)模式下，可使用直流柵偏置測量絕緣柵 FET。

圖 20.測量 JFET 溝道電阻的電路

應(yīng)用

器件選型

顯然，不同的應(yīng)用要求不同的指標(biāo)側(cè)重，以便很難用一個簡單的特性，來適應(yīng)所有用途。然而，為了確定對各種應(yīng)用最重要的特征，我們已嘗試*允許對競爭器件進(jìn)行快速的一階評估。

最重要的FET 參數(shù)（適用于任何放大器應(yīng)用的參數(shù)）是 yfs。此參數(shù)（或其許多變化之一）在大多數(shù)數(shù)據(jù)表上都作了指定，但需要進(jìn)行一些評估才能得出合理的比較。例如，在大多數(shù) JFET 數(shù)據(jù)表上的電氣特征表中，yfs 在 IDSS （VGS = 0） 中指定，對于 JFET 器件，yfs 是最大的。圖 14 說明了這一點，其中繪制了 yfs 作為 ID 函數(shù)的典型變體。對于某些小信號應(yīng)用程序，IDSS （VGS = 0） 點實際上可以用作直流操作點，因為小信號在前向偏置區(qū)域?qū)嶋H上不會導(dǎo)致柵源結(jié)正向偏置。然而，在大多數(shù)實際用途中，有一些偏差，以適合預(yù)期的信號擺動：它認(rèn)為是偏置增加導(dǎo)致的yfs下降。

此外，還可以看到，隨著 IDSS 的增加，最大 yfs 會增加，因此，yfs在何處最大很重要，通常可取具有高 IDSS 規(guī)格的器件。

另一方面，功耗是一個需要考慮的因素，則提出了 yfs/VGS(off) IDSS的參數(shù)。此參數(shù)不僅包括 IDSS，如果功率耗散較低，則該參數(shù)應(yīng)較低，而且還包括 VGS(off)，這表明輸入電壓擺動最大。由于信號峰值由 VGS = VGS(off)） 和 VGS = 0 表示，VGS(off)越低，參數(shù)值越高。而且，對于需要大信號擺動的放大器應(yīng)用，V(BR)GSS/VGS(off)（假設(shè) VGS(off)是"夾斷"電壓）是一個令人滿意的參量，因為它表示最大和最小漏電壓的比例。

* Christiansen, Donald, “Semiconductors: The New Figures of Merit,” EEE, October, 1965.

對于高頻電路，輸入電容（Ciss）和米勒效應(yīng)電容（Crss）變得很重要，因此 yfs/(Ciss + Crss) 來衡量器件性能。對于開關(guān)和斬波器電路，這個參數(shù)通常不用。在這里，Ciss, Crrs, Cd(sub)和rds的幅值是主要感興趣參數(shù)。

電路

能夠使用 FET 的電路類型實際上是各式各樣的。事實上，許多設(shè)計用于使用小信號五極管的電路只需稍作修改即可使用 FET。例如，圖 21 中的電路顯示了廣播頻段自動收音機(jī)的典型 rf 級。在此電路中，MPF102通道JFET取代了通常使用的12BL6五極管。這兩個器件的規(guī)格，包括 AGC 特性，非常相似，足以在圖 21 的電路中充分執(zhí)行。

在音頻應(yīng)用中，2N5460 等場效應(yīng)晶體管可與高壓雙極晶體管相結(jié)合，以制作簡單的線控留聲放大器，如圖 22 中顯示的音響放大器。陶瓷拾音通過可變電位器連接到場效應(yīng)晶體管。晶體管的收集電流，反過來，是由在FET源的電位器設(shè)置。通過適當(dāng)?shù)碾p極輸出晶體管，電路可直接從修正的線路電壓驅(qū)動，而 FET 的低電壓可從電源線中的分壓中獲得。

圖23顯示三個基本的斬波電路。更復(fù)雜的級聯(lián)電路 （24c） 的優(yōu)點是平衡 FET 的泄漏電流，以減少電壓誤差，并用于實現(xiàn)高斬波頻率。從應(yīng)用的角度來看，F(xiàn)ET 電路優(yōu)于結(jié)晶體管電路，因為 FET 開啟時沒有偏移電壓。然而，在負(fù)側(cè)，場效應(yīng)晶體管斬波器通常具有比結(jié)晶體管更高的串聯(lián)電阻(rds(on))。

隨著更新和更好的 FET 的引入，以及越來越多的設(shè)計師學(xué)會使用它們，F(xiàn)ET 的應(yīng)用范圍應(yīng)該會大大擴(kuò)大。

由于其高輸入阻抗性，場效應(yīng)晶體管將在低阻抗結(jié)晶體管通常最不成功的儀器儀表和音頻應(yīng)用的輸入電路中發(fā)揮重要作用。

圖 21. 廣播的射頻級

圖22 線性工作的音頻放大器

圖23 FET斬波器電路