半导体器件原理第六.ppt

负栅压使二维电子气浓度降低。如果加正栅压，则二维电子气密度将增加。增加的正偏栅压将使二维电子气密度将增加，直到AlGaAs的导带与电子气的费米能级交叠。增强型HEMT器件能带图：（a）很小的正偏栅压；（b）足以使AlGaAs产生传导沟道的大正偏栅压；第71页,共78页，2024年2月25日，星期天增强型HEMT器件的电流-电压关系这种异质结器件中的电流可以达到很大。第72页,共78页，2024年2月25日，星期天HEMT也可以制成多层异质结。器件的电流增大，负载能力增强；多层沟道HEMT受栅电压调制的作用。最大跨导不能直接用沟道的数量来衡量，因为沟道的阈值电压随沟道不同而变化；有效沟道长度随栅极与沟道之间的距离增加而增加。第73页,共78页，2024年2月25日，星期天HEMT（高电子迁移率晶体管）特点非常高的截止频率fT；非常高的工作速度；短沟道效应较小；噪声性能好。应用领域微波低噪声放大；高速数字集成电路；低温电路；功率放大；微波震荡。第74页,共78页，2024年2月25日，星期天小结1、两种普通的JEFT是pnJEFT、MESFET。2、JFET中的电流由垂直于电流方向的电场控制，电流存在于源极和漏极接触之间的沟道区中。pnJFET中，沟道形成了pn结的一边，用于调制沟道电导。3、JFET的两个主要参数是内建夹断电压Vpo和夹断电压Vp（阈电压）。内建夹断电压定义为正值，它是引起结的空间电荷层完全填满沟道区的栅极与沟道之间的总电势。夹断电压（阈电压）定义成形成夹断是所需加的栅极电压。4、跨导即晶体管增益，是漏电流随着栅极电压的变化率。第75页,共78页，2024年2月25日，星期天5、JFET小信号参数和等效电路；影响频率限制的两个物理因素：沟道输运时间和电荷电容存储时间。6、MESFET是用MS结代替PN结的FET。金属-半导体接触工艺允许MESFET的沟道做的更短，有利于提高器件的开关速度和工作频率。7、高电子迁移率晶体管（HEMT）：在异质结表面，二维电子气被限制在势阱中，电子可以平行于表面运动。第76页,共78页，2024年2月25日，星期天*END对比双极晶体管和场效应晶体管理解JFET的工作原理掌握JFET工作在不同区域的条件，以及夹断电压的定义了解JFET的电流公式，饱和电流公式，最大饱和电流公式，最大跨导公式（电阻），以及影响它们的条件。第77页,共78页，2024年2月25日，星期天*感谢大家观看第78页,共78页，2024年2月25日，星期天6.2.1内建夹断电压、夹断电压和漏源饱和电压分析栅极和漏极同时加电压的情况：由于漏端电压的作用，沟道中不同位置的电压不同，所以耗尽层的宽度随沟道中的位置而不同。第39页,共78页，2024年2月25日，星期天内建夹断电压、夹断电压和漏源饱和电压N沟pnJFET器件的基本几何结构图栅极和漏极同时加上电压：耗尽层的宽度随在沟道中的位置不同而不同第40页,共78页，2024年2月25日，星期天内建夹断电压、夹断电压和漏源饱和电压第41页,共78页，2024年2月25日，星期天理论计算得到的ID-VD曲线实验测得的ID-VD曲线理想饱和漏电流与漏极电压无关第42页,共78页，2024年2月25日，星期天6.2.3跨导跨导是场效应晶体管的一个重要参数，它表示栅极电压对漏极电流的控制能力。跨导定义为漏源电压VDS一定时，漏极电流的微分增量与栅极电压的微分增量之比。非饱和区饱和区第43页,共78页，2024年2月25日，星期天6.2.4MESFETMESFET除了pn结被肖特基势垒整流接触结代替外，其他均与pnJFET相同。MESFET通常用GaAs制造。第44页,共78页，2024年2月25日，星期天增强型JFET实验和理论的平方根与VGS的理想关系曲线理想曲线和电压轴相交的一点值是阈值电压。理想下的I-V关系是在假定pn结耗尽层突变近似的情况下推导出来的。第45页,共78页，2024年2月25日，星期天JFET和MOSFET的主要共同点和差异JFET与MOSFET都是场效应晶体管，它们的主要共同点在于：（1）是多数载流子工作的器件，则不存在因为少数载流子所引起的一些问题（如温度稳定性较好）。（2）输入阻抗都很高，并且都是电压驱动的器件，则工作时不需要输入电流，而且输入回路较为简单。（3）转移特性都是抛物线关系，则不存在3次交扰调制噪声。?第46页,共78页，2024年2月25日，星期天JFET与MOSFET由于器件结构不同，特性