بهبود مشخصه های الکتریکی ترانزیستور MESFET با اعمال تغییرات ساختاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه نیشابور

2 گروه فیزیک، دانشگاه نیشابور

3 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه نیشابور

چکیده

در این مقاله، یک ساختار جدید از ترانزیستور اثر میدان فلز-نیمه­هادی کربید سیلیسیم ارائه می­شود. در ساختار پیشنهادی قسمت بالای کانال در زیر گیت از نیم­رسانا با چگالی ناخالصی خیلی کم و در کف کانال از نیم­رسانا با چگالی ناخالصی بالا استفاده شده است. مهمترین مشخصه­ های الکتریکی ترانزیستور پیشنهادی از قبیل ولتاژ شکست، جریان درین، ولتاژ آستانه، میدان الکتریکی و خازن گیت شبیه­سازی و با این مشخصه­ها در ترانزیستور مرسوم مقایسه شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، ساختار پیشنهادی باعث کم شدن بیشینه­ی میدان الکتریکی در کانال و در نتیجه افزایش ولتاژ شکست از 127 ولت به 136.5 ولت نسبت به ساختار مرسوم می ­شود. همچنین، ساختار جدید باعث افزایش 30 درصدی جریان اشباع درین نسبت به ساختار اولیه می­ شود. چگالی ناخالصی بالا در کف کانال باعث شیفت منفی در ولتاژ آستانه در ترانزیستور ارائه شده می ­شود. با توجه به نتایج به­دست آمده و افزایش جریان درین و ولتاژ شکست، ترانزیستور پیشنهادی می ­تواند در کاربردهای با توان بالاتر مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Structural variations in MESFET for improving electrical characteristics

چکیده [English]

In this paper, a new structure of the SiC metal-semiconductor field effect transistor (SiC-MESFET) is presented. In the proposed structure of the upper part of the channel under the gate, a semiconductor with very low impurity density is used and at the bottom of the channel, a semiconductor with a high impurity density is used. The most important electrical characteristics of the proposed transistor such as breakdown voltage, drain current, threshold voltage, electric field and gate capacitor are simulated and compared with these characteristics in conventional transistor. According to the simulation results, the proposed structure reduces the maximum electric field in the channel and thus increases the breakdown voltage from 127 V to 136.5 V compared to the conventional structure. The new structure also increases the saturation drain current by 30% compared to the conventional structure. The high density of impurities in the channel bottom causes a negative shift in the threshold voltage in the provided transistor. According to the obtained results and increasing the drain current and the breakdown voltage, the proposed transistor can be used in high power applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal semiconductor field effect transistor (MESFET)
  • Drain current
  • Breakdown voltage
  • Threshold voltage
  • Gate capacitance