第五单元-金属与半导体(2)讲解PPT课件.ppt

五.结型场效应晶体管（JFET） 1.JFET的基本结构和工作原理 利用一P-N结作为栅电极控制电阻，实现对两个欧姆结 之间的电流控制。;结型场效应晶体管基本上是一个电压控制的电阻，它的阻值是通过改变伸入沟道的耗尽层厚度，即通过改变导电沟道的截面积来调制的。 ;当VGS=0时，对N沟器件，当VDS值比栅结的接触电势差VD小时，沟道近似于一个阻值一定的电阻。漏电流ID与漏电压VDS成正比。 当VDS增加时，耗尽区向N型沟道扩展，沟道变窄，电阻变大，当VDS增加到某一值时，出现沟道夹断，随着VDS的??加，夹断点向源极移动，漏电流不再随VDS而显著增加，电流出现饱和现象。 当栅源之间加电压时，漏电流只要增大到比VGS=0时低一个VGS值时，沟道就会夹断。;JFET特点： A 电压控制型器件 B 多子器件，工作频率高 C 与BJT及MOS工艺兼容;2.理想JFET I-V特性 假设： A 单变突变结 B 沟道内杂质分布均匀 C 沟道内载流子迁移率为 常数 D 忽略接触压降 E 缓变沟道近似：即空间 电荷区内电场沿y方向，而 中性沟道区内电场只有X 方向的分量。;外加电压为零时，平衡栅结耗尽层宽度： （5-44） 平衡时的沟道电导： （5-45） 栅结上加反向偏置VGS时，耗尽区向沟道区扩展的宽度： （5-46） ;沟道电导： （5-47） 使沟道消失的栅源电压称为阈值电压VT或夹断电压VP， 由式（5-46）得本征夹断电压为： （5-48） 当漏源电压达到饱和电压时，亦会出现沟道夹断： （5-49）;3．线性区I~V特性 （5-49） 4．夹断前的I~V特性 在沟道y处，实际加在栅结上的偏置电压为 ： （5-50）;在沟道y处的导电沟道截面积： （5-51） 通过y处的电流： （5-52）;根据电流的连续性得漏电流： （5-53） 对上式积分得： （5-54）;5．夹断后的漏特性 在长沟道器件中忽略夹断点前移对沟道长度的影响得： ;六.金属-半导体场效应晶体管(MESFET) MESFET常采用半绝 缘GaAs上外延一N- GaAs，然后蒸发上 源、漏和栅形成金- 半工艺沟道更短， 工作频率更高。; MESFET共具有三个金属-半导体接触，一个肖持基接触作为栅极以及两个当作源极与漏极的欧姆接触。; 实际制造的MESFET通常在半绝缘衬底上生长一外延层以减少寄生电容。通常以栅极尺寸来叙述一个MESFET。若栅极长度(L)为0.5μm，栅