Metal Semiconductor Field Effect Transistor
- Metal Semiconductor Field Effect Transistor
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n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET)
Der Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor (engl. metal semiconductor field effect transistor, MeSFET) gehört zur Gruppe der Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET). Im Aufbau ähnelt er einem n-Kanal-JFET, jedoch tritt an die Stelle des p-dotierten Gates ein Gate aus Metall. Dadurch bildet sich anstatt eines p-n-Übergangs ein Metall-Halbleiter-Übergang (Schottky-Übergang) aus, denn das Metall des Gates berührt nun direkt das Halbleitermaterial.
Durch den sehr ähnlichen Aufbau und Funktionsweise besitzt der MeSFET nahezu dieselben Eigenschaften eines n-Kanal-JFETs:
- wie alle JFETs sind MeSFETs selbstleitend, d. h. bei einer Steuerspannung von UGS = 0 V fließt ein Drainstrom.
- Die Steuerung erfolgt durch eine negative Steuerspannung UGS, durch sie verbreitert sich die Raumladungszone des Schottky-Übergangs, was bei der Schwellspannung Uth zur Abschnürung des leitfähigen Kanals führt, der MeSFET ist nun gesperrt. Bei Silizium-MeSFETs wären das etwa 0,3 V. Wird hingegen GaAs als Halbleiterwerkstoff verwendet liegt die mögliche Spannung bei ca. 0,7 V. Dieses Halbleiterbauelement wird dann auch als High Electron Mobility Transistor bezeichnet.
Vorteil des MeSFET ist, dass durch den angrenzenden Schottky-Übergang die Ladungsträgerbeweglichkeit im Kanal ungefähr doppelt so groß ist wie bei MOSFETs. Dadurch sind größere Ströme bei gleichen Abmessungen, sowie höhere Arbeitsfrequenzen möglich.
Anwendung finden MeSFETs (vor allem GaAs-MESFETs) als Mikrowellentransistoren in Hochfrequenzverstärkern. Außerdem werden sie in sehr schnellen Logikschaltungen (Gigabitlogik) eingesetzt.
Literatur
- Ibrahim M. Abdel-Motaleb, William C. Rutherford, Lawrence Young : GaAs inverted common drain logic (ICDL) and its performance compared with other GaAs logic families. In: Solid-State Electronics. Nr. 30, Issue 4, 1987, S. 403–414 (doi:10.1016/0038-1101(87)90169-9)
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