半导体器件物理施敏第二版省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第7章 MESFET及相关器件 n7.1 金属-半导体接触n7.2 金半场效应晶体管（MESFET）n7.3 调制掺杂效应晶体管第1页本章主题 n整流性金半接触及电流电压特征n欧姆性金半接触及特定接触电阻nMESFET及其高频表现nMODFET及二维电子气nMOSFET、MESFET、MODFET比较第2页7.1 金属-半导体接触第3页7.1.1 基本特征金属与n型，理想情况，势垒高度为金属功函数与电子亲和力之差：金属与p型，势垒高度为：第4页金属和n半导体接触能带图(WnWs)（a）接触前 （b）间隙很大 （c）紧密接触 （d）忽略间隙第5页 对已知半导体与任一金属而言，在n型和p型衬底上势垒高度和恰好为半导体禁带宽度公式以下内建电势：第6页电荷、电场分布qNDW0EW0XX-Em与单边突变结p+-n结类似第7页相关公式1第8页相关公式2第9页相关公式3第10页7.1.2 肖特基势垒 肖特基势垒指一含有大势垒高度（也就是，）以及掺杂浓度比导带或价带上态密度低金属半导体接触，其电流主要由多数载流子完成。第11页热电子发射过程电流输运第12页肖特基势垒电流电压特征 在热电子发射情况下，金属半导体接触电流电压表示为A*称为有效理查逊常数第13页少数载流子电流密度 通常，少数载流子电流比多数载流子电流少数个数量级。第14页7.1.3 欧姆接触n当一金属半导体接触电阻相对于半导体主体或串联电阻能够忽略不计，就叫做欧姆电阻n欧姆电阻一个指标为特定接触电阻第15页低掺杂浓度金半高掺杂浓度金半第16页第17页7.2 金半场效应晶体管7.2.1 器件结构MESFET含有三个金属半导体接触，一个肖特基接触作为栅极以及两个看成源极与漏极欧姆接触，主要器件参数包含栅极长度L，栅极宽度Z以及外延层厚度a，大部分MESFET是用n型-族化合物半导体制成。第18页7.2.2 工作原理工作原理不一样偏压下，MESFET耗尽区宽度改变与输出特征第19页n沟道电阻第20页饱和电压在此漏极电压时，漏极和源极被夹断，此时漏极电流称为饱和电流IDsat。加入VG使得栅极接触被反偏，当VG增大至一特定值时，耗尽区将触到半绝缘衬底，此时VD为饱和电压。第21页7.2.3 电流电压特征第22页电流电压方程式第23页线性区第24页饱和区第25页击穿电压：VB=VD+|VG|击穿区第26页阈值电压：跨导：MESFET增强型模式第27页两种模式特征比较第28页7.2.4 高频性能截止频率：MESFET无法再将输入信号放大频率。要增加截止频率必须缩小栅极长度和使用高速度半导体。第29页不一样种类半导体中，电子漂移速度与电场关系图第30页7.3 调制掺杂场效应晶体管传统MODFET结构第31页7.3.1 MODFET基本原理MODFET为异质结构场效应器件相关公式第32页增强型MODFET能带图第33页7.3.2 电流-电压特征MODFET电流-电压特征可利用类似MOSFET渐变沟道近似法来求得。线性区饱和区第34页对高速工作状态而言，载流子速度到达饱和，此时饱和区电流、跨导和截止频率：第35页第36页作业：P243 1、7、9比较MOSFET和MESFET两种器件？比较PN结二极管和肖特基势垒二极管两种器件？第37页