功率靜電感應晶體管一種短溝道的功率場效應晶體管。簡稱 SIT。SIT是介于雙極型功率晶體管(GTR)與功率場效應晶體管(功率MOSFET)之間的器件(性能方面更接近后者),其開關頻率可在1MHz以上(可達100MHz),80年代中期其容量已有10A/800V,和功率MOSFET差不多,適用于數千瓦以下的電力電子裝置上。
和雙極型晶體管相比,SIT具有以下的優點:①線性好、噪聲小。用SIT制成的功率放大器,在音質、音色等方面均優于雙極型晶體管。②輸入阻抗高、輸出阻抗低,可直接構成OTL電路。③SIT是一種無基區晶體管,沒有基區少數載流子存儲效應,開關速度快。④它是一種多子器件,在大電流下具有負溫度系數,器件本身有溫度自平衡作用,抗燒毀能力強。
1952年日本的渡邊、西澤等人提出模擬晶體管的模型,1971年9月日本西澤潤一發表SIT的研究結果。在70年代中期,它作為音頻功率放大器件在日本國內得到了迅速的發展,先后制出靜電感應晶體管,優點最高截止頻率10兆赫、輸出功率1千瓦和30兆赫、輸出功率達2千瓦的靜電感應晶體管。1974年之后,高頻和微波功率靜電感應晶體管有較大發展。已出現1吉赫下輸出功率100瓦的內匹配合成器件和2吉赫下輸出 10瓦左右的器件。靜電感應型硅可控整流器已做到導通電流30安(壓降為0.9伏),開關時間為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)。
靜電感應晶體管
SIT是一種電壓控制器件。在零柵壓或很小的負柵壓時,溝道區已全部耗盡,呈夾斷狀態,靠近源極一側的溝道中出現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保持其電連接的,因此稱為靜電感應晶體管。SIT和一般場效應晶體管(FET)在結構上的主要區別是:①SIT溝道區摻雜濃度低,為1012~1015厘米-3,FET則為1015~1017靜電感應晶體管,優點厘米-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。
靜電感應晶體管
SIT主要有三種結構形式:埋柵結構、表面電極結構和介質覆蓋柵結構。埋柵結構是典型結構(圖2),適用于低頻大功率器件;表面電極結構適用于高頻和微波功率SIT;介質覆蓋柵結構是靜電感應晶體管,優點中國研制成功的,這種結構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。中國已研制出具有這種結構的 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、噪聲系數小于3分貝的功率低噪聲SIT。