DE2836268A1

DE2836268A1 - Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2836268A1
Application number: DE19782836268
Authority: DE
Inventors: Nicholas Andrew Slaymaker
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Handel und Investments AG
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1979-03-01
Also published as: JPS5470778A

Description

Feldeffekttransistor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekttransistor und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf einen Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MESFET).
Nach der Erfindung ist ein Feldeffekttransistor gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat mit einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode innerhalb einer Substratzone, beispielsweise einer Mesa-Zone, und wenigstens zwei Gate-Elektroden, von denen Jede den zwischen der Source- und Drain-Elektrode fliessenden Strom steuert.
Vorteilhafterweise ist der Transistor ein Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor, bei dem Jede Gate-Elektrode mit der Halbleiteroberfläche innerhalb der Mesazone einen Schottky-Sperrschichtkontakt bildet.
Vorzugsweise besteht das Halbleitersubstrat aus einem Gallium-Arsenid-Material.
Die zwei Gate-Elektroden können so angeordnet sein, daß sie jeweils den gesamten Strom steuern, der zwischen der Source-und der Drain-Elektrode fließt, doch enthalten in einer bevorzugten Ausführungsform die wenigstens zwei Gate-Elektroden zwei Elektroden, die so angeordnet sind, daß sie den Stromfluß in zwei im wesentlichen parallelen Bahnen steuern; vorzugsweise sind dies zwei längliche-Elektroden, die in Längsrichtung mit Abstand voneinander in einer Linie liegen.
Für eine erhöhte Betriebsflexibilität hinsichtlich der logischen Funktionen, die mit dem Transistor erzielt werden können, ist es vorteilhaft eine weitere Elektrode zum Steuern des Stromflußes im wesentlichen in der gesamten Bahn zwischen der Source- und der Drain-Elektrode vorzusehen. In einer bevorzugten Form ist diese weitere Elektrode eine längliche Elektrode, die im wesentlichen parallel zu den beiden Elektroden angeordnet ist.
Die Erfindung wird nun an Hand derzeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen: Fig.1 eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistor nach der Erfindung, und Fig.2 eine weitere Ausführungsform des Feldeffekttransistors von Fig.1.
In Fig.1 ist ein Substrat 1 aus Galliumarsenidmaterial (GaAs) dargestellt, in dem eine Mesazone 2 mit größerer Leitfähigkeit gebildet ist. In der Mesazone 2 sind eine Source-Elektrode 3 und eine Drain-Elektrode 4 gebildet, die mit dem Substrat in der Mesazone in ohmschem Kontakt stehen.
Zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode sind auf der Oberfläche des Substrats 1 drei Gate-Elektroden 5, 6 und 7 angebracht, die mit dem Substrat 1 einen Schottky-Sperrschichtkontakt bilden.
Die Gate-Elektrode 7 erstreckt sich über den gesamten Stromweg zwischen derSource-Elektrode 3 und der Drain-Elektrode 4, während die Gate-Elektroden 5 und 6 Jeweils etwa Uber eine Hälfte des Stromwegs verlaufen.
Die Gate-Elektroden 5 und 6 verlaufen endseitig in einer Linie, wobei zwischen ihnen ein kleiner Abstand 8 vorhanden ist.
Im Betriebszustand fließt von der Source-Elektrode 3 zur Drain-Elektrode 4 ein Strom, wenn an die Gate-Elektrode 7 und an eine oder an beide Gate-Elektroden 5 und 6 eine entsprechende Vorspannung angelegt wird.
Zur Erzielung digitaler Ausgangsspannungen kann an die Drain-Elektrode 4 eine Last angeschlossen werden. Diese Last kann eine einfache ohmsche Last oder auch ein Feldeffekttransistor mit einer Gate-Elektrode sein, der als aktive Last geschaltet ist. Durch eine geeignete Auswahl der Last kann der Transistor eine UND-Funktion oder eine ODER-Funktion oder auch die beiden Funktionen ermöglichen.
In Fig.2, in der die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.1 tragen, ist eine Abwandlung dargestellt, die darin besteht, daß in der Mesazone 2 im Bereich des kleinen Abstandes 8 eine Zone 9 aus Halbleitermaterial bis hinab zum Substrat 1 entfernt ist.
Das Entfernen des Halbleitermaterials in der Zone 9 ergibt eine vergrößerte elektrische Isolation zwischen den Gate-Elektroden 5 und 6. Eine typische Größe für die Zone 9 liegt in der Größenordnung von 10 2.
Wegen der Einfachheit der Herstellung ist dieZone 9 zwar so dargestellt,daß sie sich in die Bereiche der Elektroden 3 und 4 erstreckt, doch ist dies nicht notwendig; sie muß sich lediglich um die Elektroden 5 und 6 im Bereich des Abstandes 8 erstrecken.
Zur Erzielung komplexerer logischer Funktionen, beispielsweise zur Erzielung einer Frequenzteilerschaltung, können mehrere Transistorstrukturen miteinander verbunden werden.
Die Erfindung kann zur Erzielung einer zuverlässigen kompakten digitalen Schaltungsvorrichtung angewendet werden, da die gesamte Struktur innerhalb eines einzelnen Mesas enthalten ist.
Die Erfindung ist zwar im Zusammenhang mit einem MESFET-Bauelement genau beschrieben worden, doch ist zu erkennen, daß sie auch auf andere Arten von Feldeffekttransistoren, beispielsweise auf Metall-Oxid-Feldeffekttransistoren (MASFETs) angewendet werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Peldeffekttransistor gekennzeichnet durch ein Halb-, leitersubstrat mit einerSource-Elektrode und einer Drain-Elektrode innerhalb einer Substratzone und wenigstens zwei Gate-Elektroden, von denen Jede den zwischen der Source- und Drain-Elektrode fliessenden Strom steuert.
2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Ne tall-Halbleiter-Feldeffekttransis tor ist und daß Jede Gate-Elektrode mit der Halbleiteroberfläche in der Substratzone einen Schöttky-Sperrschichtkontakt bildet.
3. Transistor ~ nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat aus einem Galliumarsenidmaterial besteht.
4. Transistor nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gskennzeichnet, daß die zwei Gate-Elektroden so angeordnet sind, daß sie den gesamten zwischen der Source-und der Drain-Elektrode fliessenden Strom steuern.
5. Transistor nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Gate-Elektroden zwei Elektroden enthalten, die so angeordnet sind, daß sie den Stromfluß in zwei im wesentlichen parallelen Bahnen steuern.
6. Transistor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Elektroden zwei längliche Elektroden sind, die in Längsrichtung mit einem Abstand dazwischen in einer Linie verlaufen.
7. Transistor nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine weitere Elektrode zur Steuerung des Stromflusses im wesentlichen im gesamten Weg zwischen der Source- und der Drain-Elektrode.
8. Transistor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode eine längliche Elektrode ist, die im wesentlichen parallel zu den zwei Elektroden angeordnet ist.