半导体器件物理(第七章) 施敏 第二版课件

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1、第7章MESFET及相关器件7.1金属-半导体接触7.2金半场效应晶体管（MESFET）7.3调制掺杂效应晶体管本章主题整流性金半接触及电流电压特性欧姆性金半接触及特定接触电阻MESFET及其高频表现MODFET及二维电子气MOSFET、MESFET、MODFET比较7.1金属-半导体接触7.1.1基本特性金属与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：金属和n半导体接触能带图(Wn>Ws)（a）接触前（b）间隙很大（c）紧密接触（d）忽略间隙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的禁带宽度公式如下

2、内建电势：电荷、电场分布qNDW0EW0XX-Em与单边突变结p+-n结类似相关公式1相关公式2相关公式37.1.2肖特基势垒肖特基势垒指一具有大的势垒高度（也就是，）以及掺杂浓度比导带或价带上态密度低的金属半导体接触，其电流主要由多数载流子完成。热电子发射过程的电流输运肖特基势垒电流电压特性在热电子发射情况下，金属半导体接触的电流电压表示为A*称为有效理查逊常数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。7.1.3欧姆接触当一金属半导体的接触电阻相对于半导体主体或串联电阻可以忽略不计，就叫做欧姆电阻欧姆电阻的一个指标为特定接触电阻低掺杂浓

3、度的金半高掺杂浓度的金半7.2金半场效应晶体管7.2.1器件结构MESFET具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当作源极与漏极的欧姆接触，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Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体制成。7.2.2工作原理不同偏压下，MESFET耗尽区宽度变化与输出特性沟道电阻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。7.2.3电流电压特性电流电压方程式线性区饱和区击穿电压：

4、VB=VD+

5、VG

6、击穿区阈值电压：跨导：MESFET增强型模式两种模式特性比较7.2.4高频性能截止频率：MESFET无法再将输入信号放大的频率。要增加截止频率必须缩小栅极长度和使用高速度的半导体。不同种类半导体中，电子漂移速度与电场关系图7.3调制掺杂场效应晶体管传统MODFET结构7.3.1MODFET的基本原理MODFET为异质结构的场效应器件相关公式增强型MODFET的能带图7.3.2电流-电压特性MODFET的电流-电压特性可利用类似MOSFET的渐变沟道近似法来求得。线性区饱和区对高速工作状态而言，载流子速度达到饱和，此时饱和区电流、跨导和截止频率：

7、作业：P2431、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？