家电小知识:增强型和耗尽型场效应晶体管

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  总的来说,场效应晶体管可区分为耗尽型和增强型两种。耗尽型场效应晶体管(D-FET)就是在0栅偏压时存在沟道、能够导电的FET;增强型场效应晶体管(E-FET)就是在0栅偏压时不存在沟道、不能够导电的FET。

  这两种类型的FET各有其特点和用途。一般,增强型FET在高速、低功耗电路中很有使用价值;并且这种器件在工作时,它的栅偏电压的极性与漏极电压的相同,则在电路设计中较为方便。

  (1)MOSFET:

  对于Si半导体器件,由于Si/SiO2界面上电荷(多半是正电荷——Na+沾污所致)的影响,使得n型半导体表面容易产生积累层,而p型半导体表面容易反型(即出现表面反型层),所以比较容易制造出p沟道的增强型MOSFET(E-MOSFET),而较难以制作出n沟道的E-MOSFET。正因为如此,故在早期工艺水平条件下,常常制作的是p沟道的E-MOSFET。

  当然,随着工艺技术水平的提高,现在已经能够很好地控制半导体的表面态以及表面电荷,从而就能够方便地制作出n沟道、或者p沟道的D-MOSFET或者E-MOSFET,以适应各种应用的需要。

  MOSFET的导电是依靠表面沟道来进行的,而在0栅偏压下能否产生沟道,则与半导体衬底的掺杂浓度直接有关。若采用较低掺杂浓度的衬底,就可以获得D-MOSFET;采用较高掺杂浓度的衬底,就可以获得E-MOSFET。

  (2)JFET:

  对于结型场效应晶体管(JFET),最常见到的是耗尽型JFET(D-JFET);一般,不使用增强型JFET(E-JFET)。这主要是由于长沟道E-JFET在使用时较难以产生出导电的沟道、从而导通性能不好的缘故。不过,由于高速、低功耗电路中应用的需要,有时也需要采用E-JFET。

  JFET导电的沟道在体内。这两种晶体管在工艺和结构上的差别主要在于其沟道区的掺杂浓度和厚度。D-JFET的沟道的掺杂浓度较高、厚度较大,以致于栅pn结的内建电压不能把沟道完全耗尽;而E-JFET的沟道的掺杂浓度较低、厚度较小,则栅pn结的内建电压即可把沟道完全耗尽。

  但是,对于短沟道E-JFET,情况则有所不同,因为这种晶体管的漏极电压可以作用到源极附近,使得沟道中的势垒降低,所以能够形成导电沟道。这种E-JFET从本质上来说也就是静电感应晶体管。

  

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