北大半导体器件物理课件第三章(1)场效应晶体管概述.pdf

半导体器件物理 第三章化合物半导体器件 半导体器件物理 场效应晶体管概述 -Field effect transistor (FET) • 器件中的电流 J e N v • 半导体中载流子的运动 – 扩散 – 漂移 半导体器件物理 • 双极型器件（pn结二极管、双极晶体 管） – 两种载流子都对电流有重要贡献 – 分析电流主要从中性区少数载流子分布入 手，主要分析少数载流子扩散电流 • FET器件 – 主要是多数载流子对电流有重要贡献 – 分析电流主要从多数载流子在电场下的漂移 运动入手 半导体器件物理 场效应晶体管类型 • JFET结型场效应晶体管 • MESFET 肖特基栅场效应晶体管 • HEMT高电子迁移率晶体管 • MOSFET 半导体器件物理 场效应晶体管(FET) 基本工作原理 • 为三端或四端器件：栅（G ）、源（S）、漏 （D ）、（衬（B ）） • 栅极为控制极，通过电场效应控制栅下能参与输运 的载流子数量。 • 源漏电压形成的电场使得栅下的载流子发生漂移运 动形成电流。 半导体器件物理 FET 的转移特性 半导体器件物理 FET 的输出特性 半导体器件物理 FET 中的基本功能模块 • PN结 • MS结构 • MOS结构 • 异质结 半导体器件物理 3.1 肖特基势垒和欧姆接触 一、肖特基势垒 – 金属半导体接 触，在接触界 面附近形成的 势垒 • 理想情形 半导体器件物理 • 势垒高度 qφBn qφm − qχ • 半导体自建电压 V φ −φ φ V + V bi m s Bn bi n • 半导体表面耗尽 区宽度 2εs W (V =− V ) bi qND • 半导体内单位面 积空间电荷 Q qN W SC D ε • 单位面积耗尽层 C s 电容 W 半导体器件物理 • 一般情形 金属与半导 体之间有原 子尺度的界 面层；