增強型和耗盡型場效應晶體管的特點和用途

　總的來說，場效應晶體管可區分為耗盡型和增強型兩種。耗盡型場效應晶體管(D-FET)就是在0柵偏壓時存在溝道、能夠導電的FET;增強型場效應晶體管(E-FET)就是在0柵偏壓時不存在溝道、不能夠導電的FET。

　　這兩種類型的FET各有其特點和用途。一般，增強型FET在高速、低功耗電路中很有使用價值;并且這種器件在工作時，它的柵偏電壓的極性與漏極電壓的相同，則在電路設計中較為方便。

　　(1)MOSFET：

　　對于Si半導體器件，由于Si/SiO2界面上電荷(多半是正電荷——Na+沾污所致)的影響，使得n型半導體表面容易產生積累層，而p型半導體表面容易反型(即出現表面反型層)，所以比較容易制造出p溝道的增強型MOSFET(E-MOSFET)，而較難以制作出n溝道的E-MOSFET。正因為如此，故在早期工藝水平條件下，常常制作的是p溝道的E-MOSFET。

　　當然，隨著工藝技術水平的提高，現在已經能夠很好地控制半導體的表面態以及表面電荷，從而就能夠方便地制作出n溝道、或者p溝道的D-MOSFET或者E-MOSFET，以適應各種應用的需要。

　　MOSFET的導電是依靠表面溝道來進行的，而在0柵偏壓下能否產生溝道，則與半導體襯底的摻雜濃度直接有關。若采用較低摻雜濃度的襯底，就可以獲得D-MOSFET;采用較高摻雜濃度的襯底，就可以獲得E-MOSFET。

　　(2)JFET：

　　對于結型場效應晶體管(JFET)，*常見到的是耗盡型JFET(D-JFET);一般，不使用增強型JFET(E-JFET)。這主要是由于長溝道E-JFET在使用時較難以產生出導電的溝道、從而導通性能不好的緣故。不過，由于高速、低功耗電路中應用的需要，有時也需要采用E-JFET。

　　JFET導電的溝道在體內。這兩種晶體管在工藝和結構上的差別主要在于其溝道區的摻雜濃度和厚度。D-JFET的溝道的摻雜濃度較高、厚度較大，以致于柵pn結的內建電壓不能把溝道完全耗盡;而E-JFET的溝道的摻雜濃度較低、厚度較小，則柵pn結的內建電壓即可把溝道完全耗盡。

　　但是，對于短溝道E-JFET，情況則有所不同，因為這種晶體管的漏極電壓可以作用到源極附近，使得溝道中的勢壘降低，所以能夠形成導電溝道。這種E-JFET從本質上來說也就是靜電感應晶體管。

(3)MESFET：

　　金屬柵極半導體場效應晶體管(MESFET)是通過柵極Schottky勢壘下面耗盡層厚度的變化來控制導電溝道寬度、并從而控制輸出源-漏電流的。

　　MESFET的導電溝道是金屬柵極下面的未被耗盡的半導體層——溝道層。如果溝道層的摻雜濃度較高、厚度較大，則在0柵偏壓下，柵極Schottky勢壘的內建電壓不足以耗盡整個溝道層，即存在溝道，這就是耗盡型MESFET(D-MESFET);相反，如果溝道層的摻雜濃度較低、厚度較薄，則在0柵偏壓下，柵極Schottky勢壘的內建電壓就可以耗盡整個溝道層，即不存在溝道，這就是增強型MESFET(E-MESFET)。

　　(4)HEMT：

　　高電子遷移率晶體管(HEMT)是利用調制摻雜突變異質結中的二維電子氣(2-DEG)——高遷移率的二維電子來工作的，導電溝道也就是2-DEG薄層。控制2-DEG的濃度(面密度)，即可控制輸出源-漏電流的大小。在0柵偏壓下，有否2-DEG，也就是耗盡型與增強型器件的根本區別。

　　在HEMT中，2-DEG出現在突變的調制摻雜異質結中，寬禁帶半導體一邊摻有施主雜質，窄禁帶半導體一邊不摻雜(即為本征半導體)。對于GaAs體系的HEMT，寬禁帶半導體是n型AlGaAs，窄禁帶半導體是i-GaAs;金屬柵極的下面就是n型AlGaAs層——稱為頂層，它們形成Schottky勢壘(勢壘高度一般為1eV左右)。如果n型AlGaAs頂層的摻雜濃度適當高、厚度適當大，則在0柵偏壓下就會出現2-DEG，因此是耗盡型FET。但是，如果n型AlGaAs頂層的摻雜濃度較低、厚度較薄，則在Schottky勢壘的內建電壓作用下即將耗盡2-DEG，即Schottky勢壘可伸入到i-GaAs層，則HEMT在0柵偏壓下不會導電，因此是增強型FET。總之，對于HEMT，主要是控制摻雜寬禁帶半導體層的摻雜濃度和厚度。

　　但是，如果HEMT所采用的調制摻雜異質結是極性很大的半導體異質結，那么情況將有所不同。譬如n+-Al異質結，由于其中的高遷移率2-DEG主要是由極化效應中產生出來的，因此，有時在Al控制層中即使不摻雜，也能夠得到大量的2-DEG(可高達10-2)，這時的2-DEG面密度將主要決定于極化效應的強度。