金属半导体场效应晶体管

金属半导体场效应晶体管(MESFET)是一个单极器件,主要因为它的传导过程包括只是一种载体。MESFET提供了许多有吸引力的功能的应用程序模拟和数字电路。是特别有用的微波放大和高速集成电路,因为它是由半导体高电子的机动性(例如,砷化镓的迁移是硅的5倍)。因为MESFET单极设备,它不受到少数载流子效应,因此具有较高的转换速度和更高的操作频率比双极晶体管。

给出MESFET的透视图图7。它由两个欧姆接触导电通道,一个作为源和其他的下水道。在薄形成导电通道n类型层由高电阻率半绝缘性(不导电)底物。一个正电压时排水对源,电子流从源到下水道。因此,源作为运营商的起源,和漏极作为下沉。第三电极门,形成一个整流金属半导体接触渠道。下面的阴影区域的栅电极耗尽区金属半导体接触的接触。栅电压的增加或减少对源导致耗尽区扩大或缩小;这反过来改变可用的横截面积电流从源到下水道。MESFET因此可以被视为一个压控电阻器

一个典型的电流电压特性的MESFET所示图7 b,那里的漏极电流D策划反对漏极电压VD各种门电压。对于一个给定的栅电压(例如,VG最初= 0),漏极电流和漏极电压线性增加,表明电阻导电通道作为常数。然而,随着漏电压的增加,导电通道的横截面积减少,导致通道阻力的增加。因此,当前以较慢的速度增加,最终使饱和。在给定的漏极电压电流可以通过改变不同的栅电压。例如,对于VD= 5 V,可以增加当前从0.6到0.9 mA forward-biasing门口到0.5 V,如图所示图7 b,或一个可以减少当前从0.6到0.2 mA reverse-biasing大门口−1.0 V。

MESFET的相关设备结型场效应晶体管(JFET)。然而,JFET有pn结而不是栅电极的金属半导体接触接触。的操作的MESFET JFET是相同的。

基本上有四种不同类型的MESFET(或JFET),这取决于类型的导电通道。如果在零门偏见,一个导电n通道的存在和一个负电压被应用到门减少通道电导,如图所示图7 b是一个,那么设备n声道输出的“正常”MESFET。如果通道电导很低在零门偏差和一个正电压必须应用到形成一个门n是一个通道,那么设备n声道输出MESFET“正常”。同样的,p声道输出正常,p声道输出通常mesfet可用。

改善MESFET的性能,各种异质结场效应晶体管(场效应晶体管)已经开发出来。异质结是一个接点之间形成两种不同的半导体,比如二进制复合砷化镓和三元化合物x遗传算法1−x作为。这种连接有许多独特的特性,不是现成的传统pn前面讨论的连接。

图8显示了一个横截面异质结场效应晶体管。high-bandgap之间的异质结的形成半导体(例如,艾尔0.4遗传算法0.6能带的,1.9 eV)和低能带隙之一(例如,砷化镓,能带隙1.42 eV)。通过适当的控制的带隙和杂质浓度的这两个材料,就可以形成导电通道接口的两个半导体。因为高导电性的导电通道,一个大电流可以通过从源到排水管流。一个门电压时,将改变通道的电导率门口偏见,导致漏极电流的改变。的电流电压特征类似于所示的MESFET吗图7 b。如果lower-bandgap半导体是一种高纯度材料,导电通道的流动将会很高。这反过来会产生更高的运营速度。