Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
рующая область [33]. При этом уменьшаются емкость затвора и его токи
утечки, а также увеличивается напряжение пробоя. На рис. 29, б приведена
аналогичная структура с буферным слоем между затвором и каналом [34].
На рис. 29, в показан полевой транзистор с гетеропереходом [35]. Здесь
роль подзатворной буферной области играет слой более широкозонного, чем
GaAs, полупроводника AlGaAs, что значительно уменьшает ток утечки затвора
по сравнению с обычным барьером Шоттки. Для создания приборов с
субмикронной длиной затвора в настоящее время широко используются
различные способы самосовмещения. На рис. 29, г показан МП-транзистор с
двумя затворами [36]. Этот прибор, как и гетероструктура на рис. 29, в,
перспективен для использования в малошумящих схемах.
В работе [50] исследован полевой МП-транзистор с двойной
гетероструктурой, поперечное сечение которого показано на
Полевые транвисгНорЫ
Бок1 бар
диробкаАг* ^/у-
Обедненная область
Полуизолирующая
подложка
Подзатворный ду-срерный слой
Подложка
p~6aAs
6
D
61 6Z В
n~6aAs<<^^
р ~/4l 6а As Подложка
Подложка
б г
Рис. 29. Различные конфигурации затворов, используемые в
высококачественных полевых транзисторах.
рис. 30, а. Активный слой прибора представляет собой тройное соединение
Ga0(47In0,53As. Все полупроводниковые и металлические слои структуры
последовательно нанесены на полуизолирующую InP-подложку с ориентацией
(100) методом молекулярно-лучевой эпитаксии [50]. Эти слои хорошо
согласованы с точки зрения постоянной решетки между собой и с InP-
подложкой, что обусловливает низкую плотность поверхностных ловушек на
соответствующих границах раздела. На рис. 30, б показана зонная схема
рассматриваемой двойной гетероструктуры в условиях равновесия.
S Ж $
tin As (600А) Gain As (1450А)
/11 In As (1000A)
In P- подложка <100>
a
/41 /41 In As Gain As /11 In As InP
7777
Рис. 30. Условное поперечное сечение МП-транзистора с двойной гетеро-
структурой (а) и зонная диаграмма прибора (б) [50].
1,4 6эВ
-?с
-Ей
О, 75з В 5
1,46зВ 1,5з В
366
Глава 6
Верхний полупроводниковый слой Al0j48Ino,52As образует барьер Шоттки с
внешним алюминиевым затвором (фв?1 = 0,8 В). Подвижные электроны здесь
сосредоточены в активном узкозонном слое Ga0#47In0(53As. Поскольку
подвижность при слабых полях и пиковая дрейфовая скорость в этом
материале выше, чем в GaAs, в рассматриваемой двойной гетероструктуре
можно получить большую крутизну. Такие МП-транзисторы весьма перспективны
для применения в быстродействующих схемах.
6.5. ДРУГИЕ ПОЛЕВЫЕ ПРИБОРЫ
6.5.1. Ограничители (стабилизаторы) тока
Ниже рассмотрены два типа токорегулирующих диодов, представляющих собой
двухполюсные полевые приборы: полевой диод и диод с насыщением скорости.
Полевой диод представляет собой обычный полевой транзистор с затвором,
закороченным на исток [37, 38]. Его вольт-амперная характеристика (рис.
31) подобна характеристике полевого транзистора при Vg ~ 0 (рис. 3).
Полевой диод как стабилизатор тока характеризуется четырьмя основными
рабочими параметрами: стабилизируемым током /ь напряжением насыщения
на-
клоном характеристики на участке стабилизации^ и напряжением пробоя VB.
Каждый из этих параметров был рассмотрен применительно к работе полевого
транзистора. Отметим здесь только, что для уменьшения Vsat следует
использовать приборы с малой глубиной канала а и малым уровнем
легирования канала ND (выражение (4)). При этом уменьшается "и
стабилизируемый ток 7/. Кроме того, для снижения 7/ можно уменьшать
отношение Z/L (ширины к длине канала). Для уменьшения gt следует
увеличивать длину канала L, а для увеличения напряжения пробоя снижать
уровень легирования канала.
Полевые транзисторы
367
Рис. 32. Конструкция диода с насыщением скорости (а) и экспериментальная
вольт-амперная характеристика (б) [39].
Металлическии
контакт
I
п+-контакт 1 п+- контакт
0,5 мкм п- дисрсруэия 6е - подложка р - типа (р = 100м- см)
а
Напряжение, В 6
В диодах с насыщением дрейфовой скорости участок стабилизации тока на
вольт-амперной характеристике возникает в результате эффекта насыщения
дрейфовой скорости носителей тока в сильных электрических полях [39].
Структура такого прибора показана на рис. 32, а. Областью с высоким
электрическим полем здесь служит мелкий (~0,5 мкм) диффузионный /г-слой
длиной
3 мкм. В качестве материала структуры выбран германий, так как в нем
насыщение дрейфовой скорости начинается при сравнительно малых (~4 КВ/см)
электрических полях. В кремнии, например, дрейфовая скорость начинает
насыщаться только при 30 КВ/см.
Обратимся снова к показанным на рис. 31 четырем главным параметрам,
характеризующим стабилизатор тока, и рассмотрим их применительно к диодам
с насыщением скорости. Стабилизируемый ток в этом случае равен
// - qNDvsA -j- /5, (68)
где vs - скорость насыщения, А - площадь канала, Is - ток насыщения
обратносмещенного р-/г-перехода. С ростом температуры ток насыщения
увеличивается, а скорость насыщения падает. Следовательно, когда эти два
