半導(dǎo)體器件綜述

1、JFET，MOSFET，MESFET，CMOS器件的比較與發(fā)展趨勢姓名：鄧旭光 學(xué)號：S201002040摘要：JFET，MOSFET，MESFET，CMOS是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件，是靠多數(shù)載流子傳導(dǎo)電流的器件。因此具備較好的高頻特性，功率特性，抗輻射能力強(qiáng)。由于其硅基工藝而在集成電路制造中廣泛使用。集成電路集成度的提高和國防， 工業(yè)，通訊行業(yè)的進(jìn)步對傳統(tǒng)的FET又提出了更高的要求。隨著集成電路制作工藝的進(jìn)步以及第三代半導(dǎo)體

2、材料的使用，這幾種器件又有了新的發(fā)展。本文首先對比了JFET，MOSFET，MESFET，CMOS等器件在工作原理，工作特性，影響因 素等幾個方面的異同，接著論述了這幾種器件在新型材料，新器件和制作工藝 等研究領(lǐng)域的進(jìn)展，介紹國內(nèi)外的相關(guān)進(jìn)展。關(guān)鍵詞：JFET,MOSFET,MESFET,CMOS,頻率特性，新型器件正文： 1930年，Lilienfeld和Heil首先提出了場效應(yīng)晶體管的概念。直至50年代，半導(dǎo)體材料工藝技術(shù)發(fā)展到一定

3、水平后，Dacey和Ross才制作出第一個可以工作的器件。60年代初，場效應(yīng)晶體管開始逐漸替代雙極型晶體管。[1]FET器件在電子學(xué)領(lǐng)域占據(jù)重要的地位。FET和由其構(gòu)成的集成電路可以有不同的設(shè)計方法，并且可以在多種不同性質(zhì)的半導(dǎo)體材料上實現(xiàn)。目前，常用的FET器件有JFET，MOSFET，MESFET，CMOS等。下面對這幾種器件的特性和目前的發(fā)展趨勢進(jìn)行陳述。FET器件均是電壓控制電流的器件。利用輸入回路的電壓控制輸出回路的電流。FE

4、T器件都是依賴多數(shù)載流子工作的器件。因此具備較好的高頻特性，功率特性，抗輻射能力強(qiáng)。由于其硅基工藝而在集成電路制造中廣泛使用。一、基本工作原理的比較1 JFET(Junction Field Effect Transistor)JFET稱為結(jié)型場效應(yīng)管。Dacey和Ross率先報導(dǎo)了第一個能實際工作的JFET。按其導(dǎo)電類型可分為N型和P型。工作原理：以N型為例分析。N型JFET，柵極g和源極s之間加電壓VGS(0)，就會在漏極和源極之間

5、建立導(dǎo)電溝道，形成電流。由于漏極和柵極之間的電壓VDG大于VSG，漏極處的耗 盡層寬度較寬，VDS較大時會出現(xiàn)導(dǎo)電溝道夾斷。這時，在VDS保持一定的前提下，電流就主要由柵源電壓VGS控制。其轉(zhuǎn)移特性和外加偏壓下的溝道區(qū)如圖1圖2所示。圖1 JFET的轉(zhuǎn)移特性曲線[1] 圖2 JFET的溝道區(qū)流區(qū)且VDS為常量的情況下，⊿iD與⊿VGS的比值。 (6)極間電容。場效應(yīng)管的三個極之間均存在極間電容。極間電容

6、會影響到 管子的最高頻率。(7)最大漏極電流。 (8)擊穿電壓。對于MOS管，柵—襯之間的電容容量很小，只要有少量的感應(yīng)電荷就可產(chǎn)生很高的電壓。而由于RGS(DC)很大，感應(yīng)電荷難于釋放，以至于感應(yīng)電荷所產(chǎn)生的高壓會使很薄的絕緣層擊穿，造成管子的損壞。(9)最大耗散功率。決定于場效應(yīng)管允許的溫升。耗盡型MOS管的特性與JFET類似，只是耗盡型MOS管的VGS可以在正、負(fù)值的一定范圍內(nèi)對iD進(jìn)行控制。MESFET的工作特性與JFET類似，