金屬半導體場效應管

金屬半導體場效應管（英語：metal semiconductor field effect transistor, MESFET），簡稱金半場效應管，是一種在結構上與結型場效應管類似，不過它與後者的區別是這種場效應管並沒有使用PN結作為其柵極，而是採用金屬、半導體接觸結，構成肖特基勢壘的方式形成柵極。

基本介紹

• 中文名：金屬半導體場效應管
• 外文名：metal semiconductor field effect transistor,
• 簡稱：金半場效應管
• 領域：硬體

簡介

金屬半導體場效應管通常由化合物半導體構成，例如砷化鎵、磷化銦、碳化矽等，它的速度比由矽製造的結型場效應管或MOSFET更快，但是造價相對更高。金屬半導體場效應管的工作頻率最高可以達到45 GHz左右，在微波頻段的通信、雷達等設備中有著廣泛套用。第一個金屬半導體場效應管在1966年被發明，其良好的極高頻性能在隨後的一年即展現出來。在數字電路設計領域，由於數字積體電路的集成度不斷提高，因此使用金屬半導體場效應管並不如CMOS。

場效應管

場效應管（英語：field-effecttransistor，縮寫：FET）是一種通過電場效應控制電流的電子元件。

它依靠電場去控制導電溝道形狀，因此能控制半導體材料中某種類型載流子的溝道的導電性。場效應電晶體有時被稱為“單極性電晶體”，以它的單載流子型作用對比雙極性電晶體。由於半導體材料的限制，以及曾經雙極性電晶體比場效應電晶體容易製造，場效應電晶體比雙極性電晶體要晚造出，但場效應電晶體的概念卻比雙極性電晶體早。

結型場效應管

結型場效應管（JFET，從英語junction-fet或者NIGFET，從英語non-insulated-gate-fet縮寫而成）是單極場效應管中最簡單的一種。它可以分n溝道或者p溝道兩種。在下面的論述中主要以n溝道結型場效應管為例，在p溝道結型場效應管中n區和p區以及所有電壓正負和電流方向正好顛倒過來。

n通道結型場效應管由一個被一個p型摻雜（阻礙層）環繞的n型摻雜組成。在n型摻雜上連有汲極（也稱漏極，來自英語Drain，因此也稱D極）和源極（來自英語Source，因此也稱S極）。從源極到汲極的這段半導體被稱為n通道。p區連有閘極（也稱柵極，來自英語Gate，因此也成為G極）。這個極被用來控制結型場效應管，它與n通道組成一個pn二極體，因此結型場效應管與金屬-氧化物-半導體場效應管類似，只不過在金屬-氧化物-半導體場效應管中不是使用pn結，而是使用肖特基結（金屬與半導體之間的結），在原理上結型場效應管與金屬-氧化物-半導體場效應管是完全一樣的。

肖特基勢壘

肖特基勢壘是指具有整流特性的金屬-半導體界面，就如同二極體具有整流特性。肖特基勢壘（障壁）相較於PN結最大的區別在於具有較低的接面電壓，以及在金屬端具有相當薄的(幾乎不存在)耗盡層寬度。

並非所有的金屬-半導體接面都是具有整流特性的，不具有整流特性的金屬-半導體接面則稱為歐姆接觸。整流屬性決定於金屬的功函、固有半導體的能隙，以及半導體的摻雜類型及濃度。在設計半導體器件時需要對肖特基效應相當熟悉，以確保不會在需要歐姆接觸的地方意外地產生肖特基勢壘。