Главная Промышленная автоматика.


сток

Затдор

И с mi о к

Рис. 8.3. Фотография, полученная с помощью электронного сканирующего микроскопа, и схема поперечного разреза ПТШ с плавным углублением затвора

перечного сечения должно быть плавным для предупреждения увеличения напряжения поля. Поэтому была предложена и реализована [ 10,11 ] углубленная структура затвора, в котором толщина активного слоя изменяется непрерывно и плавно от затвора к стоку, как показано на рис. 8.1 d. Фотография поперечного сечения предложенной плавно углубленной структуры прибора, изготовленная с помощью растрового электронного микроскопа, показана на рис. 8.3. Световая эмиссия от этой плавно углубленной структуры меньше, чем от структур ПТШ, показанных на рис. 8.1,6, в, примерно на 2 порядка (см. рис. 8.2). Место световой эмиссии не установлено. Поскольку плавное изменение концентрации носителей или поперечного сечения является очень важным фактором, любые структуры, которые удовлетворительно соответствуют этому условию, допустимы, пока существует простой процесс их изготовления и хорошая воспроизводимость.

На рис. 8.4 представлены зависимости пробивного напряжения стока при нулевом смещении на затворе от углубления для структур, показанных на рис. 8.1в и д. Концентрация носителей активного слоя равна примерно 10" см" и напряжение отсечки - примерно 5 В. Пробивное напряжение стока возрастает от 8 В при нулевом углублении (плоская структура) до 17 В при углублении, превышающем 0,2 мкм. Это значение углубления почти такого же порядка, что и толщина активного слоя под затвором. Если толщина или концентрация носителей эпитаксиального слоя в области стока (анода) в 2 раза больше толщины активного слоя под затвором, то можно избежать аномальной концентрации поля.

Пробивное напряжение стока прибора с достаточно большим углублением не зависит от того, есть на поверхности и*-контактный слой или нет.

Рис. 8.4. Зависимости пробивного напряжения стока от глубины залегания затвора при нулевом смещении затвора: * ~ тип е; о - тип г; • - тип д


О 0,1 0,2 0,3 0,1* 0,5 Углубление затбора, мкм



$ SO


„ CmfijKmtiPu с пересечениями соеЫнцтвАьных пробвдникоО > в Cmffjimypa Sei пересечений @ С п*--споем • без п*-с1!1>л

2 5 4 5

Эффективное расстояние сток-исток, мкм

Рис. 8.5. Зависимость пробивного напряжения стока от эффективного расстояния сток - исток при условиях, близких к отсечке, для различных пластин

Структура с плавным углублением затвора обладает немного болыпими пробивными напряжениями стока, чем структура с резким углублением затвора.

При смещении на затворе, близком к напряжению отсечки, пробивное напряжение стока не зависит от базовых структур прибора, таких как углубленного типа или типа структуры с -контактным слоем. Однако пробивное напряжение оказывается слабо зависящим от эффективного расстояния между истоком и стоком. В качестве примера приведены экспериментальные результаты, показанные на рис. 8.5. Концентрация носителей в активном слое равна примерно 10см" и длина затвора 1,2 мкм.

Стоковое пробивное напряжение при смещении на затворе, близком к отсечке, более высокое (20-40 В), чем при нулевом смещении на затворе (15 -25 В). Хотя имеется значительный разброс результатов, обусловленный, вероятно, различиями параметров буферного слоя, подложки и условиями на поверхности, все же наблюдается слабая тенденция к возрастанию пробивного напряжения с увеличением эффективного расстояния исток-сток.

Стоковое пробивное напряжение, в особенности в условиях, близких к отсечке, в значительной степени зависит от концентрации носителей в активном слое и быстро возрастает с уменьшением концентрации носителей.

It JO

8.1.2. ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАТВОРА

Явления, происходящие при пробое затвора Шотки полевого транзистора на GaAs, очень сложны. Про-

Рис. 8.6. Зависимости пробивного напряжения затвора и удельного тока насыщения (на 1 мм ширины затвора) от напряжения отсечки. Концентрация носителей заряда в активном эпитаксиальном слое является параметром

- 12 Ш

Э »1

П-1,8 1Ссм~3



Напряжение отсечки,,



бой зависит от концентрации носителей активного слоя, напряжения отсечки [12], расстояния затвор - сток [ 1 ], поверхностных условий, а также от того, приложено или нет стоковое смещение [9].

Пробивное напряжение затвора возрастает с уменьшением концентрации носителей в канале и напряжения отсечки и поэтому зависит от максимального тока насыщения стока. Экспериментальные результаты приведены на рис. 8.6. Необходимо заметить, что были получены более высокие пробивные напряжения затвора, чем те, которые ожидались для объемного материала, когда напряжение.отсечки мало. Это обусловливается, вероятно, наличием обедненного слоя в подложке, который распространяется от истока к области затвора. Зависимость пробивных напряжений от расстояния затвор - сток также, вероятно, объясняется этой причштой.

Пробивное напряжение затвор-сток часто возрастает с увеличением отрицательного смещения затвора и, следовательно, с уменьшением тока стока [9. 13], как показано на рис. 8.7. Такая зависимость существенно отличается от зависимостей кремниевого полевого транзистора, где пробивное напряжение затвора почти постоянное и ограничено лавинным пробоем на краю затвора. Это обусловлено наличием дипольного слоя [14], сформированного отрицательной дифференщ1альной подвижностью в GaAs.


5 W IS 20 Напряжение смещения стока, В

Рис. 8.7. Зависимости тока утечки затвора от напряжения смещения стока и затвора

8.1.3. ТОК И НАПРЯЖЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ СТОКА

Выходная высокочастотная моцщость на единицу ширины затвора (1 мм) хищного ПТШ пропорциональна выходной моидности по постоянному току иа единицу ширины затвора. Ток смещения стока на 1 мм ширины затвора обычно составляет от одной трети до половины максимального тока стока, если прибор работает в режиме класса Л и определяется концентрацией но-I птелей тока в активном слое и напряжением отсечки. Как концентрация чосителей тока, так и напряжение отсечки ограничены пробивным напряжением затвора потому, что напряжение отсечки не может быть больше пробивного напряжения затвора. Кроме того, слишком низкие пробивные напряже-кя затвора не обеспечивают надлежащих характеристик транзистора. Экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что для нормаль-й работы ПТШ необходимо пробивное напряжение затвора по крайней ме-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [38] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0038