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MESFET - 增强型和耗尽型场效应晶体管

2012年02月02日 11:55 本站整理 作者:叶子 用户评论(0
(3)MESFET:

  金属栅极半导体场效应晶体管(MESFET)是通过栅极Schottky势垒下面耗尽层厚度的变化来控制导电沟道宽度、并从而控制输出源-漏电流的。

  MESFET的导电沟道是金属栅极下面的未被耗尽的半导体层——沟道层。如果沟道层的掺杂浓度较高、厚度较大,则在0栅偏压下,栅极Schottky势垒的内建电压不足以耗尽整个沟道层,即存在沟道,这就是耗尽型MESFET(D-MESFET);相反,如果沟道层的掺杂浓度较低、厚度较薄,则在0栅偏压下,栅极Schottky势垒的内建电压就可以耗尽整个沟道层,即不存在沟道,这就是增强型MESFET(E-MESFET)。

  (4)HEMT:

  高电子迁移率晶体管(HEMT)是利用调制掺杂突变异质结中的二维电子气(2-DEG)——高迁移率的二维电子来工作的,导电沟道也就是2-DEG薄层。控制2-DEG的浓度(面密度),即可控制输出源-漏电流的大小。在0栅偏压下,有否2-DEG,也就是耗尽型与增强型器件的根本区别。

  在HEMT中,2-DEG出现在突变的调制掺杂异质结中,宽禁带半导体一边掺有施主杂质,窄禁带半导体一边不掺杂(即为本征半导体)。对于GaAs体系的HEMT,宽禁带半导体是n型AlGaAs,窄禁带半导体是i-GaAs;金属栅极的下面就是n型AlGaAs层——称为顶层,它们形成Schottky势垒(势垒高度一般为1eV左右)。如果n型AlGaAs顶层的掺杂浓度适当高、厚度适当大,则在0栅偏压下就会出现2-DEG,因此是耗尽型FET。但是,如果n型AlGaAs顶层的掺杂浓度较低、厚度较薄,则在Schottky势垒的内建电压作用下即将耗尽2-DEG,即Schottky势垒可伸入到i-GaAs层,则HEMT在0栅偏压下不会导电,因此是增强型FET。总之,对于HEMT,主要是控制掺杂宽禁带半导体层的掺杂浓度和厚度。

  但是,如果HEMT所采用的调制掺杂异质结是极性很大的半导体异质结,那么情况将有所不同。譬如n+-Al异质结,由于其中的高迁移率2-DEG主要是由极化效应中产生出来的,因此,有时在Al控制层中即使不掺杂,也能够得到大量的2-DEG(可高达10-2),这时的2-DEG面密度将主要决定于极化效应的强度。

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( 发表人:叶子 )

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