晶体管 MESFET：你需要知道的一切

市场上存在各种晶体管类型，其中许多具有独特的用途。有些还为特定电路应用提供特殊功能。在本文中，我们将讨论晶体管 MESFET，一种场效应晶体管。该半导体器件可以控制流过通道的电流，使其成为射频实现的理想选择。其他特性也确保了它实现高性能。专业人士需要了解 MESFET 及其工作条件，然后才能将其集成到电路中。本文将帮助您仔细查看该设备。那么让我们开始吧！

金属半导体场效应晶体管

金属半导体场效应晶体管的示意图。

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MESFET（金属-半导体场效应晶体管）与 JFET 的操作和结构相同，但有一个主要区别。通常，它采用肖特基结而不是 p-n 结来改变耗尽区的宽度并控制传导。考虑到这一点，您可以在大功率射频电路应用中实现 MESFET。

另一方面，您也可以使用 GaAs（砷化镓）MESFET，它提高了高频的电子迁移率。它具有活性层和低寄生电容的半绝缘基板。 GaAs MESFET 为需要高功率 (40W) 和低功率的应用提供出色的性能。例如，这包括雷达、卫星通信和微波通信。

MESFET 的类型

目前市场上有两种 MESFET 类型，N 沟道和 P 沟道。然而，由于其电子作用于电荷载流子，N 沟道更受欢迎。这种类型的电子迁移率也比 GaAs 空穴迁移率高 20 倍。

MESFET 构建和工作

MESFET 结构图。

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MESFET 包含一个称为通道的超薄、轻质 n 掺杂半导体层。通道雕刻在一个半绝缘衬底上，其两端具有重掺杂半导体，称为源极或漏极。同时，金属覆盖了通道的顶部，形成了在两个端子之间制造的肖特基结。该区域也代表栅极端子。

当门设置为负偏置条件时，它控制通道的电流。为了实现这一点，它将在金属涂层栅极附近产生一个没有电荷载流子的耗尽区。实际上，这个称为载流子通道宽度调制的过程限制了通道电流。

MESFET 符号

代表 MESFET 符号的图像。

耗尽区在栅极端子中变宽。符号中，如上图，P通道的箭头指向外，N通道的箭头指向内。

MESFET 操作

总的来说，MESFET 有两种工作模式，增强模式和耗尽模式：

增强模式MESFET： 在这种模式下，耗尽区有足够的空间来阻挡从栅极到源极的电荷载流子。此外，MESFET 默认设置为关闭状态。它还在栅极和源极端子之间接收正电压，从而缩小耗尽区。结果，通道产生电流。然而，当肖特基二极管的结由于正栅源电压而设置为正向偏压时，会有大电流流动。

耗尽模式MESFET： 当耗尽区未能扩展到 p 型衬底时，MESFET 以耗尽模式工作。通常，此模式将在没有负栅源电压的情况下激活。施加负电压后，MESFET 耗尽模式将停用，从而增加耗尽区的宽度。因此，它可以防止带电载流子从源极流向漏极。

MESFET 特性

MESFET 提供高电子迁移率。

MESFET的主要特性包括：

高输入阻抗： 由于二极管结，MESFET 提供比双极晶体管更高的输入阻抗。

氧化物陷阱预防： 与流行的硅 MOSFET 不同，MESFET 可以防止氧化物陷阱。

高几何控制水平： 此外，与 JFET 相比，MESFET 提供了改进的沟道长度控制。高几何形状控制增强了产品的性能，允许射频射频的小几何形状。

低电容： 总体而言，肖特基二极管栅极结构提供低电容水平，非常适合射频和微波应用。

负温度系数： MESFET 的负温度系数可以防止热问题的发生。

高电子迁移率： 采用 MESFET 半导体技术的放大器可提供高电子迁移率，工作频率介于 50GHz 和 100GHz 之间。

MESFET的应用

手机通常具有 MESFET。

MESFET 集成到许多应用中，包括：

• 手机
• 微波电路
• 卫星通信
• 射频放大器
• 雷达
• 高频设备
• 商业光电
• MESFET 的优缺点

MESFET 提供了一些明显的优势以及一个主要缺点：

优点：

• 高频操作
• 设计无氧化层以防止氧化物陷阱
• 高几何控制水平
• 高输入阻抗

缺点：

• GaAs 肖特基二极管的开启电压设置为 0.7V。因此，阈值电压必须小于该值。因此，这一特性将使生产需要增强型 MESFET 的电路变得困难。
  

MESFET 与 MOSFET

图片显示了集成在电路上的 MOSFET。

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MESFET 和 MOSFET 之间的主要区别在于它们的操作能力。在这种情况下，MOSFET 设置为关断状态，直到其栅极接收到高于阈值的电压。同时，MESFET默认保持开启状态，直到获得反向电压。

总结

总体而言，MESFET 具有栅极、源极和漏极端子，类似于 JFET。此外，栅极端子用作肖特基结，由金属涂层组成。该区域控制器件激活或停用时的耗尽区宽度。这种配置也使得晶体管不同于依赖 p-n 结的 JFET。此外，您可以在需要更高频率的电路上集成 GaAs MESFET。

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