Полевой транзистор с барьером Шоттки

ПТШ - полупроводниковый прибор планарно-эпитаксиального типа с затвором на барьере Шоттки, имеющий контакты на внешней поверхности кристалла полупроводника n-типа. История рождения и жизни полевого транзистора - поучительный пример открытия, намного опередившего время.

Изобретенный в 1930 году он пережил второе рождение в 70 - 80-х годах. Благодаря поразительным успехам физики твердого тела и полупроводниковой технологии был создан новый тип полевых транзисторов СВЧ - ПТШ, способных усиливать и генерировать электромагнитные колебания практически во всём СВЧ диапазоне вплоть до миллиметровых волн и обладающих при этом малыми собственными шумами.

Полевые транзисторы (ПТ) были разработаны позже биполярных транзисторов. Конструктивно-технологические отличия ПТ, вытекающие из их принципа действия, позволяют повысить частотную границу СВЧ транзисторных устройств по сравнению с устройствами на биполярных транзисторах.

Отметим некоторые преимущества ПТШ по сравнению с биполярными транзисторами. Благодаря более простой и совершенной технологии изготовления ПТШ имеет меньший разброс электрических параметров. Ток в них течёт не через р-n-переходы, а между омическими контактами однородной среде канала. Благодаря этому ПТШ обладают более высокой линейностью передаточной характеристики, у них нет шумов токораспределения, а плотность тока может быть большой, следовательно, уровень их шумов меньше, отдаваемые мощности больше. Подвижность электронов в слабом поле арсенида галлия (GaAs), из которого изготавливают ПТШ, примерно в 2 раза выше, чем в кремнии (Sі), а вместо ёмкостей эмиттерного и коллекторного переходов у ПТШ имеется сравнительно малая ёмкость обратно смещенного затвора на барьере Шоттки, поэтому они могут работать на более высоких частотах до 90-120ГГц. Внутренняя обратная связь через паразитные ёмкости в ПТШ незначительна, усилители работают на них более устойчиво в широком диапазоне частот. Несмотря на то, что теплопроводность GaAs в 3 раза меньше, чем у Sі, биполярные транзисторы уступают ПТШ по коэффициенту шума уже на частотах выше 1 -1,5 ГГц.

В 90-х годах происходит интенсивное освоение миллиметрового диапазона волн. Создание приборов для верхней части сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн стимулировало переход к субмикронным длинам затвора и новым технологическим решениям, что потребовало углубления физических представлений о процессах, происходящих в таких транзисторах, и вызвало многочисленные исследования в этой области.

Разработка и проектирование полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем СВЧ диапазона с применением ПТШ на основе арсенида галлия определились как самостоятельное направление развития СВЧ техники. Важнейшими качествами таких микросхем по сравнению с микросхемами на биполярных транзисторах являются более высокое быстродействие и лучшие шумовые характеристики. Именно эти параметры и определили основные области их применения. Они широко используются в радиоприёмной, радиопередающей и измерительной аппаратуре СВЧ диапазона.

Полевые транзисторы СВЧ являются тонкоплёночными приборами. Их изготавливают, как правило, из арсенида галлия с электронной проводимостью. Наибольшее распространение получили приборы с затвором Шоттки. Структура полевого транзистора с барьером Шоттки изображена на рисунке 1.

Эпитаксиальная плёнка 1 в этих приборах наращивается на поверхность полупроводниковой подложки 2 c низкой концентрацией примесей (удельное сопротивление высокоомной подложки более 10 Ом). Толщина плёнки составляет несколько десятых долей микрометра. В верхний слой плёнки вплавляют два омических контакта - исток 3, сток 5, а между ними третий электрод - затвор 4, образующий барьер Шоттки на границе металл- полупроводник.

Рис. 1.9 Структура ПТШ

Под действием напряжения, приложенного к промежутку сток-исток, в эпитаксиальном слое 1 транзистора возникает канал 6, поле в котором ускоряет носители при их движении от истока к стоку. Управление потоком носителей осуществляется посредством модуляции ширины канала b в поперечном направлении, возникающей при изменении толщины слоя объёмного заряда в области затвора (переход металл-полупроводник) под действием напряжения сток-затвор. Поскольку переход в полевом транзисторе смещен в обратном направлении, управление потоком носителей достигается в нём в первом приближении без протекания постоянного тока через этот переход.

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочтите также:

Схема транзисторного компенсационного стабилизатора напряжения
Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных электронных устройств, может колебаться в значительных пределах, что ухудшает работу аппаратуры. Основн ...

Разработка тестопригодной микропроцессорной системы на базе микроконтроллера
Курсовой проект - самостоятельная комплексная работа, выполняемая учащимся на заключительном этапе изучения дисциплины «Техническая эксплуатация и ремонт ЭВС». Темой данного курсового ...

Синтез системы автоматического управления
1. Описание объекта в переменных состояниях Получили систему В матричном виде А - матрица системы, В - матрица управления ...

Основные разделы

2019 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru