增強型和耗盡型場效應晶體管

　　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(chǎn)生積累層，而p型半導體表面容易反型(即出現(xiàn)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(xiàn)在已經(jīng)能夠很好地控制半導體的表面態(tài)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(chǎn)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(jié)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(chǎn)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(nèi)。這兩種晶體管在工藝和結(jié)構上的差別主要在于其溝道區(qū)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(jié)的內(nèi)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(jié)的內(nèi)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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(diào)制摻雜突變異質(zhì)結(jié)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?？刂?-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(qū)別。

　　在HEMT中，2-DEG出現(xiàn)在突變的調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)中，寬禁帶半導體一邊摻有施主雜質(zhì)，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(xiàn)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(nèi)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?？傊?，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(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)是極性很大的半導體異質(zhì)結(jié)，那么情況將有所不同。譬如n+-Al異質(zhì)結(jié)，由于其中的高遷移率2-DEG主要是由極化效應中產(chǎn)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。