功率靜電感應(yīng)晶體管一種短溝道的功率場效應(yīng)晶體管。簡稱 SIT。SIT是介于雙極型功率晶體管(GTR)與功率場效應(yīng)晶體管(功率MOSFET)之間的器件(性能方面更接近后者),其開關(guān)頻率可在1MHz以上(可達(dá)100MHz),80年代中期其容量已有10A/800V,和功率MOSFET差不多,適用于數(shù)千瓦以下的電力電子裝置上。
和雙極型晶體管相比,SIT具有以下的優(yōu)點:①線性好、噪聲小。用SIT制成的功率放大器,在音質(zhì)、音色等方面均優(yōu)于雙極型晶體管。②輸入阻抗高、輸出阻抗低,可直接構(gòu)成OTL電路。③SIT是一種無基區(qū)晶體管,沒有基區(qū)少數(shù)載流子存儲效應(yīng),開關(guān)速度快。④它是一種多子器件,在大電流下具有負(fù)溫度系數(shù),器件本身有溫度自平衡作用,抗燒毀能力強(qiáng)。
1952年日本的渡邊、西澤等人提出模擬晶體管的模型,1971年9月日本西澤潤一發(fā)表SIT的研究結(jié)果。在70年代中期,它作為音頻功率放大器件在日本國內(nèi)得到了迅速的發(fā)展,先后制出靜電感應(yīng)晶體管,優(yōu)點最高截止頻率10兆赫、輸出功率1千瓦和30兆赫、輸出功率達(dá)2千瓦的靜電感應(yīng)晶體管。1974年之后,高頻和微波功率靜電感應(yīng)晶體管有較大發(fā)展。已出現(xiàn)1吉赫下輸出功率100瓦的內(nèi)匹配合成器件和2吉赫下輸出 10瓦左右的器件。靜電感應(yīng)型硅可控整流器已做到導(dǎo)通電流30安(壓降為0.9伏),開關(guān)時間為110納秒。另外,已研制出 MOS型SIT和SIT低功耗、高速集成電路,其邏輯門的功率-延遲積的理論值可達(dá)1×10-15焦以下。
SIT具有非飽和型電流電壓輸出特性,它和三極電子管的輸出特性相類似(圖1)。
靜電感應(yīng)晶體管
SIT是一種電壓控制器件。在零柵壓或很小的負(fù)柵壓時,溝道區(qū)已全部耗盡,呈夾斷狀態(tài),靠近源極一側(cè)的溝道中出現(xiàn)呈馬鞍形分布的勢壘,由源極流向漏極的電流完全受此勢壘的控制。在漏極上加一定的電壓后,勢壘下降,源漏電流I開始流動。漏壓越高,I越大,亦即 SIT的源漏極之間是靠漏電壓的靜電感應(yīng)保持其電連接的,因此稱為靜電感應(yīng)晶體管。SIT和一般場效應(yīng)晶體管(FET)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是:①SIT溝道區(qū)摻雜濃度低,為1012~1015厘米-3,FET則為1015~1017靜電感應(yīng)晶體管,優(yōu)點厘米-3;②SIT具有短溝道,在輸出特性上,前者為非飽和型三極管特性,后者為飽和型五極管特性。
靜電感應(yīng)晶體管
SIT主要有三種結(jié)構(gòu)形式:埋柵結(jié)構(gòu)、表面電極結(jié)構(gòu)和介質(zhì)覆蓋柵結(jié)構(gòu)。埋柵結(jié)構(gòu)是典型結(jié)構(gòu)(圖2),適用于低頻大功率器件;表面電極結(jié)構(gòu)適用于高頻和微波功率SIT;介質(zhì)覆蓋柵結(jié)構(gòu)是靜電感應(yīng)晶體管,優(yōu)點中國研制成功的,這種結(jié)構(gòu)既適用于低頻大功率器件,也適用于高頻和微波功率器件,其特點是工藝難度小、成品率高、成本低、適于大量生產(chǎn)。中國已研制出具有這種結(jié)構(gòu)的 SIT器件有:400兆赫,1~40瓦;1000兆赫,1~12瓦及1500兆赫,6瓦的SIT器件。另外,還制出600兆赫下耗散功率2.3瓦、噪聲系數(shù)小于3分貝的功率低噪聲SIT。