半导体器件物理第5章.pdfVIP

第五章 结型场效应晶体管 5.1 JFET的基本结构和工作过程 5.1 JFET的基本结构和工作过程 一、JFET的基本结构 图5-1 由两种工艺制成的n 沟道JFET （a）外延—扩散工艺 （b）双扩散工艺 源极－Source－S 漏极－Drain－D 栅极－Gate－G：上栅、下栅 5.1 JFET的基本结构和工作过程 二、工作原理 场效应：半导体的电导率被垂直于半导体表面的电场调制的效应叫做场效应 。 V 0 V V V V 图5-2 的JFET：（a） ＜ ，（b） d = ，（c）理想的漏极特性 G d P P 5.1 JFET的基本结构和工作过程 JFET 的几个突出的特点: ① JFET的电流传输主要由一种型号的载流子— 多数载流子承担，不存在少数载流 子的贮存效应，因此有利于达到比较高的截止频率和快的开关速度。 ② JFET是电压控制器件。它的输入电阻要比BJT 的高得多，因此其输入端易于与 标准的微波系统匹配，在应用电路中易于实现级间直接耦合。 ③ 由于是多子器件，因此抗辐射能力强。 ④ 与BJT及MOS工艺兼容，有利于集成。 早期的大多JFET用半导体硅材料制做，进入二十世纪九十年代，LnP、GaLnAsP等 化合物半导体JFET被成功地制造出来，它们易于同GaLnAsP激光器及探测器集成在同 一光电集成电路芯片上。此外，在高速GaAs数字集成电路中，用JFET代替MESFET， 可以改善电路单元的一些性能并能提高芯片的电学参数的合格率。 5.1 JFET的基本结构和工作过程 小结  介绍了JFET 的基本结构。  介绍了JFET 的基本工作原理。  沟道电阻随半导体表面电场变化而变化，从而沟道电流随半导体表面电场变 化而变化，因此JFET实际上是一个电压控制的电阻。  4.引进了：沟道夹断、漏电流饱和、夹断电压的概念。 5.1 JFET的基本结构和工作过程 教学要求  画出JFET的基本结构示意图 。  简述JFET的基本工作原理。  为什么说JFET实际上是一个电压控制的电阻。  熟悉沟道夹断、漏电流饱和、夹断电压等概念。 5.2 理想JFET的I-V特性 5.2 理想JFET的I-V特性 • 理想的JFET基本假设及其意义 1) 单边突变结：SCR在轻掺杂一侧 2) 沟道内杂质分布均匀：无内建电场，载流子分布均匀，无扩散运动。 3) 沟道内载流子迁移率为常数； 4) 忽略有源区以外源、漏区以及接触上的电压降，于是沟道长度为L； 5) 缓变沟道近似，即空间电荷区内电场沿y方向，而中性沟道内的电场只有X方 向上的分量：二维问题化为一维问题。 6) 长沟道近似：L2（2a），于是W沿着L改变很小，看作是矩形沟道。 5.2 理想JFET的I-V特性  图5-3 放大的图5-2的简图，说明在有源沟道内空间电荷区逐渐改变. N 5.2 理想JFET的I-V特性 一、夹断前的电流－电压特性 JFET中x处耗尽层宽度为 1      2 k V x V   2 0 0 G W x   (5-1) 