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靜電感應(yīng)晶體�
閱讀�7681�(shí)間:2011-04-10 22:14:10

  靜電感應(yīng)晶體管—Static Induction Transistor,簡稱SIT,實(shí)際上是一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體�。它是在普通結(jié)��(chǎng)效應(yīng)晶體�基礎(chǔ)上發(fā)展起來的單極型電壓控制器�,有源、柵、漏三�(gè)電極,它的源漏電流受柵極上的外加垂直電�(chǎng)控制。靜電感�(yīng)晶體管是一種多子導(dǎo)電的器件,其工作頻率與電�MOSFET相當(dāng),甚至超過電力MOSFET,而功率容量也比電力MOSFET�,因而適用于高頻大功率場(chǎng)��

概述

  靜電感應(yīng)晶體�是一種電壓控制器�。在零柵壓或很小的負(fù)柵壓�(shí),溝道區(qū)已全部耗盡,呈夾斷狀�(tài),靠近源極一�(cè)的溝道中出現(xiàn)呈馬鞍形分布的勢(shì)壘,由源極流向漏極的電流完全受此�(shì)壘的控制。在漏極上加一定的電壓�,勢(shì)壘下�,源漏電流I開始流動(dòng)。漏壓越�,I越大,亦即靜電感應(yīng)晶體�的源漏極之間是靠漏電壓的靜電感應(yīng)保持其電連接�,因此稱為靜電感應(yīng)晶體��

  1952年日本的渡邊、西澤等人提出模擬晶體管的模��1971�9月日本西澤潤一�(fā)�靜電感應(yīng)晶體�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�(nèi)得到了迅速的�(fā)�,先后制出截止頻�10兆赫、輸出功�1千瓦�30兆赫、輸出功率達(dá)2千瓦的靜電感�(yīng)晶體��1974年之�,高頻和微波功率靜電感應(yīng)晶體管有較大�(fā)�。已出現(xiàn)1吉赫下輸出功�100瓦的�(nèi)匹配合成器件�2吉赫下輸� 10瓦左右的器件。靜電感�(yīng)型硅可控整流器已做到�(dǎo)通電�30�(壓降�0.9�),開�(guān)�(shí)間為110納秒。另�,已研制� MOS型SIT和SIT低功�、高速集成電�,其邏輯門的功�-延遲積的理論值可�(dá)1×10-15焦以��

�(fā)展歷�

  靜電感應(yīng)晶體�的結(jié)�(gòu)是由日本的西澤潤一和渡邊提出的,并�1970 年由西澤潤一�(bào)道了只靜電感�(yīng)晶體�。SIT從基本結(jié)�(gòu)、工作原理到重要的工藝即在高阻外延層上做P+隱埋柵,都是二十世紀(jì)六七十年代末在西澤半�(dǎo)體研究所開發(fā)�。由于SIT器件顯示�(fù)溫度特性,不引起電流集中,易實(shí)�(xiàn)大面積化,采用完美晶體生長技�(shù)把柵電阻做得非常??;高阻抗層的引入使電極間的電容大大減小,從而實(shí)�(xiàn)了高�、千瓦量�(jí)的大功率SIT器件。典型的器件有日本樂器公司的200W 60MHz音響放大器用的SIT、東北金屬工�(yè)公司300W �1KW�3KW的隱埋柵功率SIT,這些功率器件表現(xiàn)出典型的常開特�,可用于超聲振蕩器、工�(yè)用高頻感�(yīng)加熱��1976 年西澤潤一又研制出平面柵結(jié)�(gòu)的SIT。其后日本自�(dòng)紡織�(jī)械制作所利用此技�(shù)制造了1000V�200A的常開型功率SIT,用于升降機(jī)的DC/AC電機(jī)�(diào)�。通過減小柵與漏間、柵與線路間的電�,采用能減少柵電阻的嵌入柵結(jié)�(gòu)�1979 年三菱電�(jī)和東芝公司分別研制成�2GHz 10W�1GHz100W的微波大功率SIT,作為晶體管首次�(chuàng)造出微波頻段、輸出超�100W記錄,證�(shí)了SIT作為晶體管優(yōu)良的性能,并在開�(guān)電源、超聲波�(fā)生器、廣播功率放大器、空間技�(shù)等應(yīng)用方面得以大力開�(fā)。經(jīng)潛心研究和開�(fā)�1983 年美國GTE公司采用硅平面柵和隱埋柵型結(jié)�(gòu),研制成功了200�900MHz頻帶,輸出功�100W�1.2GHz 、輸出功�25W的SIT,用于衛(wèi)星通信�(lǐng)��1986 �50MHz�500W高頻功率SIT�(jìn)入市�(chǎng)�1987 年日本東芝將3KW常開型功率SIT用于100KHz�300KW的高頻感�(yīng)加熱�(shè)�,同�(shí)開展�200KHz�1MW�(shè)備的試制工作。日本的東北金屬工業(yè)株式�(huì)社將50�100W常開型SIT用于飛船。采�300W�(jí)的SIT研制出了KW超聲波發(fā)生器,其中包括振子轉(zhuǎn)換效率在75%以上;采用300W�(jí)SIT研制�100KHz�25V�60A開關(guān)電源,效率為70�。當(dāng)�(shí)SIT的水平是:截止頻率為30�50MHz,連續(xù)工作電流250A,阻斷電�2000V。八十年代中后期,IGBT、VDMOS、MCT等新型器件的開發(fā)取代了SIT的研究,研究者們把精力放在更具有完美特性的器件�。主要制造廠商有日本的三菱電�(jī)、東芝公�、東北金屬工�(yè)株式�(huì)�,法國的CNET,美國的GTE公司�

�(yōu)�(diǎn)

  ①線性好、噪聲小。用SIT制成的功率放大器,在音�(zhì)、音色等方面均優(yōu)于雙極型晶體��

  ②輸入阻抗高、輸出阻抗低,可直接�(gòu)成OTL電路�

 ?、跾IT是一種無基區(qū)晶體�,沒有基區(qū)少數(shù)載流子存�(chǔ)效應(yīng),開�(guān)速度快�

 ?、芩且环N多子器件,在大電流下具有�(fù)溫度系數(shù),器件本身有溫度自平衡作用,抗燒毀能力�(qiáng)�

  ⑤無二次擊穿效應(yīng),可靠性高�

 ?、薜蜏匦阅芎?,在-196下工作正�。⑦抗輻照能力比雙極晶體管高50倍以��

�(yīng)�

  靜電感應(yīng)晶體管的�(yīng)用范圍涉及到電機(jī)�(diào)�、感�(yīng)加熱系統(tǒng)、開�(guān)電源、高音質(zhì)高頻放大�、大功率中頻廣播�(fā)射機(jī)、電子鎮(zhèn)流器、汽車電子器件和空間、軍事等�(lǐng)�,可以說SIT的應(yīng)用已深入到工�(yè)、航�、通信、日常生活等各�(gè)�(lǐng)��

�(jié)�(gòu)形式

  靜電感應(yīng)晶體管主要有三種�(jié)�(gòu)形式:埋柵�(jié)�(gòu)、表面電極結(jié)�(gòu)和介�(zhì)覆蓋柵結(jié)�(gòu)�

 ?、俾駯沤Y(jié)�(gòu)是典型結(jié)�(gòu)(如圖),適用于低頻大功率器件;

埋柵結(jié)構(gòu)

 ?、诒砻骐姌O�(jié)�(gòu)適用于高頻和微波功率SIT;

 ?、劢橘|(zhì)覆蓋柵結(jié)�(gòu)是中國研制成功的,這種�(jié)�(gòu)既適用于低頻大功率器�,也適用于高頻和微波功率器件,其特點(diǎn)是工藝難度小、成品率高、成本低、適于大量生�(chǎn)�

和一般場(chǎng)效應(yīng)晶體管的區(qū)�

  靜電感應(yīng)晶體管和一般場(chǎng)效應(yīng)晶體�(FET)在結(jié)�(gòu)上的主要區(qū)別是�

  ①靜電感�(yīng)晶體管溝道區(qū)摻雜濃度�,為1012�1015厘米-3,FET則為1015�1017厘米-3�

 ?、陟o電感�(yīng)晶體管具有短溝道,在輸出特性上,前者為非飽和型三極管特�,后者為飽和型五極管特��

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