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實驗十三
接面場效電晶體特性
(JFET)

實驗目的


學習量測並描繪接面場效電晶體
(JFET)的汲極特性曲線。
學習建構接面場效電晶體(JFET)
的偏壓電路並能分析它。
電子學實驗
陳瓊興編
場效電晶體(FET)
場效電晶體
接面場效電晶體(JFET): N channel
and P channel
 MOSFET: NMOS and PMOS
 CMOS(互補式MOS) IC 4XXX系列

電子學實驗
陳瓊興編
接面場效電晶體
ЁV·Ґ
№h·Ґ
·Ѕ·Ґ
(a)N通道
ЁV·Ґ
№h·Ґ
·Ѕ·Ґ
(b)P通道
圖13-1 接面場效電晶體電
電子學實驗
陳瓊興編
電子學實驗
陳瓊興編
JFET之特性與參數
(a) VGS=0V但VDS隨VDD改變
電子學實驗
陳瓊興編
JFET之特性與參數
ID
B
IDSS
V GS=0
C
±Y јм ВI
§Ё ¤о °П
A
0
V DS
V P јЪ ©i °П
（b）汲極電流曲線
圖13-2N通道JFET的汲極電流曲線之形成
電子學實驗
陳瓊興編
JFET之特性與參數

當VDD從0開始增加時，ID會依比例而增加，
如圖中的A點至B點之間。在這區間內，通
道的電阻值是定值，因為空乏區的寬度在
此時並沒有造成太大的影響。這一區段稱
之為歐姆區，因為VDS和ID的關係符合了歐
姆定律。在圖中由B點開始，曲線變為幾
乎水平且ID基本上為一定值。由B點到C點
間，VDS逐漸增加，但閘極與汲極間的逆
向偏壓VGD所形成之空乏區大到足以抵消
VDS 之增加量而使ID維持定值。
電子學實驗
陳瓊興編
夾止(pinch-off)


在VGS=0時，ID由歐姆定律的線性關係轉
變成常數時，其所對應的VDS值稱為夾止
電壓(pinch-off voltage) VP 。對一個JFET
來說，其VP為定值。如前所述，超過夾
止電壓後，VDS雖持續增加，汲極電流ID
仍維持定值。此汲極電流值是為IDSS(閘極
短路情形下汲極至源極的電流)，且在
JFET之規格表中均會標示出來。IDSS為特
定的JFET之最大汲極電流值，與外接的
線路無關，且均是在VGS=0的情況下所得
到的。
C點為崩潰點。當VDS值超過C點後，ID值
會隨VDS的增加而快速地增加。因為崩潰
會導致元件永久的損壞，故JFET的操作
點必須低於崩潰點而且常在定電流區(圖
中的B、C點之間)。
電子學實驗
陳瓊興編
截止(cut-off)



當ID約為0時，VGS之值被稱為截止電壓
VGS(off)。JFET必須維持在VGS=0及VGS(off)之
間才能正常工作。在閘-源極電壓範圍內，
ID之值最大為IDSS，最小則幾乎為0。
夾止與截止並不相同，但二者之間有相當
關聯。VP是在VGS=0且汲極電流為定值的
情況下所量測到的VDS值。然而，在VGS不
為0時所對應之夾止電壓VDS會小於VP 。雖
然VP為定值，但隨著VGS的改變，使ID維
持定值之最小VDS值會因此改變。
VGS(off)與VP必為值相等而符號相反的數值。
一般JFET的規格表上會標示其中之一，
VGS(off)或VP 。
電子學實驗
陳瓊興編
N通道JFET之偏壓
RD
+
V GS _
VGS  1V
+
_
V GG = -1V
_
+V DD
+
圖13-3
（a）N通道之JFET經偏壓情形
電子學實驗
陳瓊興編
汲極特性曲線
圖13-3 （b）汲極特性曲線圖
電子學實驗
陳瓊興編
P通道JFET之偏壓
RD
+
V GS _
-
+
-VDD
V GG
+
-
圖13-4
P通道之JFET經偏壓後情形
電子學實驗
陳瓊興編
規格表提供之曲線圖
電子學實驗
陳瓊興編
JFET的轉換特性

JFET在VGS=0到VGS(Off)之間可以控制汲極電流。對
N通道而言，VGS(off)為負值，對P通道而言， VGS(off)
則為正。
ID
IDSS
-V GS
JFET的轉換特性曲線實際上為
一拋物線且可以下式表示之
圖13-5
+VGS
0
VGS(off)


V
I D  I DSS 1  GS 
 V

GS ( off ) 

JFET轉換特性曲線
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2
JFET自給偏壓
(b)P通道
(a)N通道
圖13-6 JFET自給偏壓
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分壓器偏壓直流分析
VS  I D RS
 R2
VG  
 R1  R2

V DD

VGS  VG  VS
VS  VG  VGS
ID 
VS VG  VGS

RS
RS
圖13-7使用分壓器偏壓的N通道JFET
電子學實驗
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分壓器偏壓圖解分析
VS  I D RS  (0) RS  0V
ID  0
VGS  VG  VS  VG  0V  VG
VGS  0
圖13-8
VG  VGS VG
ID 

RS
RS
JFET以分壓器偏壓時的DC負載線
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陳瓊興編
實驗說明
RD
100
+
V DD
RG
D
G
10k
V GG
+
圖13-19
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陳瓊興編
K30A
S
+8V
R1
RD
2.2M
680
D
G
S
R2
RS
2.2M
3.3K
圖13-10(a) JFET分壓式偏壓電路
ID
5mA
-V GS
VGS
-3V
VGS(off)
0
圖13-10 (b) JFET汲極特性曲線圖
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