接面場效電晶體

結型場效應管（JFET，英語：junction gate field-effect transistor）是單極場效應管中最簡單的一種。它可以分n溝道（n-channel）或者p溝道（p-channel）兩種。在下面的論述中主要以n溝道結型場效應管為例，在p溝道結型場效應管中n區和p區以及所有電壓正負和電流方向正好顛倒過來。

結構

通過柵電壓U_GS導致的阻礙層大小的變化

n通道結型場效應管由一個被一個p型摻雜（阻礙層）環繞的n型摻雜組成。在n型摻雜上連有汲極（也稱漏極，來自英語Drain，因此也稱D極）和源極（來自英語Source，因此也稱S極）。從源極到汲極的這段半導體被稱為n通道。p區連有閘極（也稱柵極，來自英語Gate，因此也成為G極）。這個極被用來控制結型場效應管，它與n通道組成一個pn二極管，因此結型場效應管與金屬-氧化物-半導體場效應管類似，只不過在金屬-氧化物-半導體場效應管中不是使用pn結，而是使用肖特基結（金屬與半導體之間的結），在原理上結型場效應管與金屬-氧化物-半導體場效應管是完全一樣的。

原理

n溝道輸出特性曲線場

假如柵極沒有被連上的話n溝道就像一個電阻一樣。也就是說在柵極沒有電壓的情況下結型場效應管是導電的。假如柵極與源極連在一起，而源極和汲極之間加上了U_DS的電壓的話那麼流過n溝道的電流隨電壓不斷提高，直到溝道被最大夾斷位置。這個電壓被稱為夾斷電壓U_p。即使U_DS繼續升高，漏電流I_D幾乎不變。夾斷不再提高，而只是橫向擴大，也就是說電壓的繼續提高被溝道吸收了。一般來說這是結型場效應管的工作區域，這個時候的漏電流被標誌為I_DSS。整個三極管在這個狀態下可以被當作一個恆電流源使用，其電流為I_DSS。不過與真正的電流源相比結型場效應管的溫度靈敏度比較高。夾斷電壓由溝道的寬度$a$和摻雜密度N_D決定：

$U_{p}={\frac {eN_{D}a^{2}}{2\varepsilon _{r}\varepsilon _{0}}}$

結型場效應管夾斷和控制的原理

要夾止通道需要逆向偏壓。甚至同一型號的元件的夾止電壓也可能差異很大，一般在0.3至10伏之間。

假如在柵極和源極之間施一負電壓的話則閘源二極管之間的耗盡區更加擴大。溝道的寬度和長度均可以被改變。這樣一來可以達到控制效應，這個效應與雙極性晶體管的原理類似。在輸出特性曲線上可以看得出電流水平的部分的值變小。在這種情況下提高源漏電壓也只能很小地改變漏電流。

通過R_S控制工作點以及溫度補償

像真空管一樣工作點的選擇可以很容易地通過使用源電阻或者施加負閘源電壓達到。和真空管一樣結型場效應管的斜率$S={\frac {dI_{D}}{dU_{GS}}}$很小，要達到大的電壓放大需要相當大的工作電阻。優點和真空管一樣是幾乎不需要任何功率的放大控制。原因是因為控制漏電流用的閘源電路始終是在逆向偏壓的情況下運行，因此通過柵極的電流始終不超過逆向電流的皮安培。在高頻的情況下會出現電容電流。

在夾斷電壓之下在線性區結型場效應管可以用來作為分壓器的自動增益控制。

控制特性曲線（I_D對U_GS）是一個很複雜的函數，二次函數可以近似地表達它。下面的公式描寫三極管在夾斷區域的簡單模型。I_DSS和U_p根據型號不同，需要從生產數據表中找出來：

$I_{DS}=I_{DSS}\left[1-{\frac {U_{GS}}{U_{p}}}\right]^{2}$

符號

n-Channel JFET的電路符號

p-Channel JFET的電路符號

有時結型場效應管的柵極被畫在溝道的中部，這個對稱表示汲極和源極是可以相互對換的，因此這個符號僅應該被用在兩極的確可以互相對換的結型場效應管上（不是所有結型場效應管都可以）。

傳統地元件的周圍還有一個圈。

箭頭示明溝道和柵極之間pn結的極性。如同一般的二極管箭頭從p區指向n區，這也是正向偏壓下的電流方向。

與其它電晶體的比較

與金屬-氧化物-半導體場效應管相比結型場效應管的柵電流比較大，但是比雙極性晶體管小。結型場效應管的跨導比金屬-氧化物-半導體場效應管高，因此被用在一些低雜訊、高輸入阻抗的運算放大器中。

1925年朱利烏斯·艾德加·李利費爾德首次預言了結型場效應管。1930年代中其理論基礎足夠完整，因此有人把它申報專利。但是此後許多年一直未能生產足夠精確地摻雜的晶體來顯示其可行性。1947年約翰·巴丁、沃爾特·布喇頓和威廉·肖克利在試圖製造一個結型場效應管時發現了點接觸型晶體管。許多年後結型場效應管才被生產出來。

應用

與雙極性晶體管相比，結型場效應管在一千赫以下噪聲小得多。在高頻時，假如源電阻高於約十萬歐姆至一百萬歐姆的情況下，結型場效應管也比較有效。

結型場效應管可以被用來做恆流集成二極管或者定值電阻。

結型場效應管還在低頻和高頻中被用來調節信號電壓、在信號強度高的情況下被用作混頻器以及被用作逆向電流低的信號二極管。