Le transistor JFET

Introduction- Définitions

Principe du JFET

JFET en régime statique.

JFET en régime dynamique.

JFET spéciaux.

Conclusions Exercices


Le transistor JFET- 6.5 Les JFET spéciaux .

6.5.1. Le MESFET.

La structure du transistor à effet de champ à barrière SCHOTTKY (MEtal-Semiconductor Field Effect Transistor) est représentée ci contre. elle tout à fait semblable à celle du JFET mais la jonction grille canal est remplacée par une barrière Métal-Semiconducteur.

Le fonctionnement est comparable à celui du JFET, la largeur du canal entre la source et le drain est modifiée par la variation de l'épaisseur de la ZCE de la barrière.

Deux nombreux avantages apparaissent :

  • Pour faire des grilles de longueur très faible (L < 1 µm), la technique de la diffusion ne peut pas être utilisée, celle du dépôt de métal convient mieux.
  • La diode SCHOTTKY, ne présentant pas de charges stockée, présente des vitesses de réponse beaucoup plus élevées que la jonction PN.
  • Pour accroître encore la fréquence maximale de fonctionnement, on cherche des mobilités de porteurs importantes. La mobilité des électrons (toujours supérieure à la mobilité des trous) est beaucoup plus élevée dans les III/V (GaAs, InP) que dans le silicium. Cependant le fonctionnement des MESFET en III/V est beaucoup plus complexe.

Dans le silicium la vitesse de dérive des électrons atteint une vitesse limite de 107 cm/s de façon monotone. Dans les semiconducteurs III/V, la vitesse passe par un maximum pour une amplitude du champ électrique appelée Epic, avant d'atteindre sa valeur limite. Ce phénomène complique l'étude des transistors MESFET en III/V. Une explication qualitative est donnée par les figures suivantes :

Dans le canal, le champ longitudinal (parallèle au trajet source drain) augmente d'abord linéairement jusqu'au voisinage du pincement puis il va décroître rapidement.

la vitesse de dérive des électrons augmente d'abord linéairement pour passer par un maximum (E longitudinal = Epic du semiconducteur III/V).

L'amplitude du champ électrique continuant à croître (E longitudinal > Epic du semiconducteur III/V) la vitesse de dérive va chuter pour tendre vers sa valeur limite.

Pour maintenir la valeur du courant dans le canal constante, un accroissement de la densité des porteurs doit compenser une diminution de la vitesse (produit n v = cste)

Cette appel d'électrons avant le pincement entraîne une diminution de leur densité après le pincement.

près du drain, l'amplitude du champ électrique diminuant, la vitesse de dérive des électrons repasse par une valeur pic avant de chuter brutalement au voisinage du drain.

Malgré ce fonctionnement plus complexe, les MESFET en GaAs ou en InP, à cause de leur grille très étroite, présentent des tension de fonctionnement (donc des puissances consommées) faibles, et des fréquences de coupure qui peuvent atteindre les 100 GHz. Ils sont principalement utilisés dans l'amplification très haute fréquence et faible bruit ainsi que pour les logiques ultra-rapides.

 

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Dernière mise à jour : le   5 avril, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX