JFET 恒流源：构建与测试稳定恒流电路
零件与材料
- 一只 N 沟道结型场效应晶体管（JFET），如 2N3819 或 J309（Radio Shack #276-2035）
- 两节 6V 电池
- 一个 10kΩ 单圈线性锥度电位器（Radio Shack #271-1715）
- 一个 1kΩ 电阻
- 一个 10kΩ 电阻
- 三个 1.5kΩ 电阻
重要—必须用 N 沟道 JFET，非 P 沟道。即使外观相同封装引脚排列也可能不同，接线前务必核对数据手册。
因制造商偶尔误标引脚图，用万用表二极管测试功能逐针复核。识别 JFET 端子详细指导见《半导体第三卷》第五章。
参考文献
- 《电路课程》第三卷，第五章："Junction Field-Effect Transistors"（结型场效应晶体管）
- 《电路课程》第三卷，第三章："Diodes and Rectifiers"（二极管与整流器）
学习目标
- 使用 JFET 作精密电流调节器
- 理解 JFET 优异热稳定性
原理图
实物接线图
实验步骤
前章介绍双极晶体管（BJT）电流镜像，用两管强制等电流。JFET 恒流源以单只 JFET 替代该对，简化电路同时提供同等性能。
串联电阻 R_adjust 和 R_limit 设定期望电流，而负载电阻与测试点（TP1–TP4）演示电流无论负载如何变化保持恒定。实验开始将测试探针置 TP4 扫描电位器。
将观察到几毫安量级适度可调电流。选一便利毫安值，移探针至 TP3、TP2、TP1；表读数应近乎相同，确认恒流行为。
挑战调节器：调电位器至不同电流，重复 TP1–TP4 测量。电流应在四点全稳定。TP5 后接 10kΩ 电阻，总负载升至 14.5kΩ—迫使 JFET 饱和导致电流骤降。说明调节器电压降限制。
调节点设较低电流时，JFET 能维持更宽负载范围调节。试手热晶体管、风扇冷却；测得电流不变，展示 JFET 免疫温度变化及抗热失控。
因仅单管，无需精密匹配，固有免疫困扰 BJT 镜像的温漂。
此配置另一应用是"恒流二极管"。由 JFET 栅源间固定电阻、串联 PN 结二极管防反偏组成。见下图经典实现。
计算机仿真
带 SPICE 节点编号原理图：
网表（复制到文本文件在 SPICE 运行）：
JFET current regulator vsource 1 0 rload 1 2 4.5k j1 2 0 3 mod1 rlimit 3 0 1k .model mod1 njf .dc vsource 6 12 0.1 .plot dc i(vsource) .end
因 SPICE 不支持扫描电阻值，示例将源电压 6V 至 12V 以 0.1V 步进扫描。R_limit=1kΩ 时仿真电流 291.8µA—因器件参数差异与实测略有出入。许多厂商提供 SPICE 模型可插入 .model 行获更准结果。
相关练习册
- Junction Field-Effect Transistors (JFET) Worksheet（结型场效应晶体管练习册）
工业技术