砷化镓场效应晶体管MESFET教程

该器件是一个高性能的场效应晶体管，主要用于高性能微波应用和半导体射频放大器的形式。

缩写MESFET代表金属半导体场效应晶体管。

在其最流行的形式，它是由砷化镓和称为偏置。

GaAs FET或MESFET的许多功能与标准的结型场效应晶体管和JFET，虽然MESFET器件能够提供优越的性能，特别是在射频微波手术区域，特别是在射频放大器。MOSFET、MESFET器件之间的关键区别在于，MESFET采用肖特基二极管而不是隔离栅氧化层的通道。

MESFET的历史与发展

MESFET是一种电子元件，可以追溯到半导体技术的起源。当第一双极型晶体管的发展，它实际上是一个场效应晶体管的原则，正在调查。只有当这个想法没有出现工作，他们把目光投向了双极型器件的结果，在半导体技术的第一个重大里程碑是发现双极晶体管在1949。

场效应半导体技术的下一个重要步骤是1953领域效应晶体管的第一个实用形式的发展。随着半导体技术的发展，它变得更容易，更符合成本效益，生产的高纯形式的半导体，所需的电场效应电子元件。除此之外，它也成为可能产生的氧化层的质量要求。随着这些发展半导体技术的第一个MOSFET共生产了1960。

在半导体技术的进一步发展和发生的其它设备如gaasfets，砷化镓FET跟随。这些设备提供了一个非常低的噪音和高频率的能力，为他们的一天。

第一个MESFET开发1966，一年后他们非凡的高频/射频微波的性能表现。

GaAs FET器件结构/

MESFET是一种半导体技术，是一个结型场效应晶体管和JFET非常相似。如MESFET的名字所表示的，它有一个金属直接接触到硅，这形成了一个肖特基二极管的结。

所用的材料可以是硅或其他形式的半导体。然而，材料是应用最广泛的是砷化镓GaAs。砷化镓通常是因为它提供了非常优越的电子迁移率，使高频率的操作来实现的。

半导体器件的衬底是半绝缘低寄生电容，然后主动层沉积外延。由此产生的通道通常小于0.2微米厚。

在垂直于门的方向上，该掺杂分布通常是不均匀的。这使得一个具有良好的线性度和低噪声的设备。大多数设备是高速运行的需要，因此一个N沟道的使用是因为电子比孔可以在沟道提出了更大的流动性。

可以从各种材料，包括铝，钛-铂-金层状结构，铂本身，或钨的栅极接触。这些提供了一个高势垒高度，这反过来又降低了漏电流。这是特别重要的增强模式设备，这需要一个正向偏置的交界处。

的栅极长度的深度比是一个重要的，因为这决定了一些性能参数。它通常保持在四左右，有一个权衡之间的寄生效应，速度，和短沟道效应。

源极和漏极区域是由离子注入形成的。GaAs MESFET漏接触通常是一个金锗合金。

目前主要有两种结构，用于MESFET：

1. 非自对准源极和漏极：&nbsp；这种形式的MESFET，门口放在一段通道。门接触不包括整个通道的长度。这是因为源极和漏极接触通常是在门前形成的。

   

   非自对准器件结构

2. 自对准的源和漏：这种形式的结构降低了通道的长度和栅极接触覆盖整个长度。这可以做，因为门是形成第一，但在退火过程中所需的源极和漏区形成的离子注入后，栅极接触必须能够经受高温和这导致在使用的材料数量有限的结果。

   

   自对准器件结构

MESFET的操作

像其他形式的场效应晶体管GaAs FET或MESFET两种形式可以使用：

• 耗尽型场效应晶体管：&nbsp；如果耗尽区没有延伸到p型衬底，MESFET为耗尽型MESFET。耗尽型MESFET导电或“”当无栅源电压的应用和被“关”在一个负的栅源电压的应用，提高了宽的耗尽区，它的“中断”的通道。
• 增强型场效应晶体管：&nbsp；在增强型场效应晶体管，耗尽区宽度足以夹断电压通道无。因此，增强型MESFET自然是“关”。当一个正电压被施加在栅极和源之间，耗尽区缩小，并且通道变导电。不幸的是，一个积极的栅极到源极电压使肖特基二极管的正向偏置，其中一个大电流可以流。

场效应晶体管的应用

MESFET用于许多射频放大器的应用。高电子迁移率为MESFET器件的半导体技术，除此之外的半绝缘衬底有水平较低的杂散电容。这样的组合使器件作为一个理想的射频放大器。在这个角色中极可能被用来作为微波功率放大器、高频低噪声放大器、振荡器、混频器和内。MESFET的半导体技术使放大器使用这些设备可以运行在高达50 GHz以上，和100 GHz的频率。

GaAs FET / MESFET相比双极晶体管数的区别和优势。MESFET已经由于非导通二极管结一个非常高的输入。此外，它也有一个负温度的协同效率，抑制了一些与其他晶体管的热问题。

相比于更常见的硅MOSFET，GaAs FET或MESFET没有氧化层陷阱相关问题。也是一个MESFET比JFET更好的信道长度控制。这是因为，JFET需要一个扩散过程创造的大门，这个过程远远没有定义。对GaAs FET / MESFET更精确的几何形状提供一个更好，更可重复的产品，这使很小的几何形状适合射频微波频率满足。

在许多方面砷化镓技术的发展不如硅。在硅技术的巨大的持续投资意味着硅技术要便宜得多。然而，砷化镓技术是能够受益于许多的发展，它是易于使用的集成电路制造工艺。

GaAs FET器件在使用/

GaAs FET / MESFET是广泛使用的RF放大器装置。小geoemtries和设备的其他方面使它理想中的应用。通常为10伏左右的电源电压将被使用。但是必须注意在设计偏差安排因为如果在栅电流，它会破坏砷化镓场效应晶体管。同样地，当处理设备时必须采取同样的处理，因为它们是静态的。除了这一点，当用作射频放大器连接到天线，该设备必须受到保护，以防止静电收到在电力风暴。

如果这些措施是观察，GaAs FET或MESFET将执行的很好。MESFET或砷化镓场效应晶体管是电子元件，相对来说比较便宜，并会履行好。