靜電感應(yīng)晶體管技術(shù)

1、靜電感應(yīng)晶體管技術(shù)靜電感應(yīng)晶體管（sit） ，是在普通結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的單極型電壓控制器件，它有源、柵、漏三個(gè)電極。其結(jié)構(gòu)可分為平面柵型、埋柵型和準(zhǔn)平面型三大類。sit 與普通的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的最大區(qū)別就是在溝道中有多子勢(shì)壘存在，該勢(shì)壘阻礙著電子從源向漏的流動(dòng)，勢(shì)壘大小即受柵-源間電壓的控制，也受源-漏間電壓的控制。sit 器件的工作原理就是通過(guò)改變柵極和漏極電壓來(lái)改變溝道勢(shì)壘高度，從而控制來(lái)自源區(qū)的多數(shù)載流子的數(shù)量，通過(guò)靜電方式控制溝道內(nèi)部電位分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溝道電流的控制。sit 的輸出特性曲線呈現(xiàn)與真空三極管類似的非飽和特性，而不是象普通結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管那樣呈飽和五極管特

2、性。sit 除具有優(yōu)良的高頻特性和高速開關(guān)特性，可實(shí)現(xiàn)極高速工作之外，還具有自身獨(dú)到的特點(diǎn)。在器件結(jié)構(gòu)上由于采用了縱向結(jié)構(gòu)使源層和漏層相分離，器件具有很高的耐壓；sit 為多子傳輸器件，具有負(fù)溫度系數(shù)，即電流隨溫度升高而下降，不易引起熱聚集，易實(shí)現(xiàn)多個(gè)sit 單胞并聯(lián)，獲得大電流輸出；由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，sit 不易產(chǎn)生電流集中，抗破壞能力強(qiáng)；此外 sit 還具有良好的抗輻射能力。sit 不僅可以工作在開關(guān)狀態(tài)，做大功率電源開關(guān)使用，而且可實(shí)現(xiàn)功率放大，應(yīng)用于許多功率放大器，sit 所具有的良好的抗輻射性能和十分優(yōu)越的溫度特性，是空間技術(shù)領(lǐng)域的理想器件。 相關(guān)技術(shù) 電子技術(shù)；先進(jìn)制造與加工技術(shù)

3、技術(shù)難點(diǎn) 1. 高電壓大電流器件的器件模擬和結(jié)構(gòu)最佳化設(shè)計(jì) 2. 大面積的完美晶體生長(zhǎng)，即高阻厚外延層材料的制備 3. 大面積的微細(xì)加工 4. 高濃度的柵體制造 5. 大面積的厚層二次外延制造 6. 表面鈍化 7. 以散熱為主的封裝和散熱結(jié)構(gòu)及封裝 國(guó)外概況 sit 的結(jié)構(gòu)是由日本的西澤潤(rùn)一和渡邊提出的，并于 1970 年由西澤潤(rùn)一報(bào)道了第一只靜電感應(yīng)晶體管。 sit 從基本結(jié)構(gòu)、 工作原理到重要的工藝即在高阻外延層上做p+隱埋柵， 都是二十世紀(jì)六七十年代末在西澤半導(dǎo)體研究所開發(fā)的。由于 sit 器件顯示負(fù)溫度特性，不引起電流集中， 易實(shí)現(xiàn)大面積化，采用完美晶體生長(zhǎng)技術(shù)把柵電阻做得非常??；高阻

4、抗層的引入使電極間的電容大大減小，從而實(shí)現(xiàn)了高頻、千瓦量級(jí)的大功率sit 器件。 典型的器件有日本樂(lè)器公司的 200w 60mhz音響放大器用的sit、 東北金屬工業(yè)公司300w 、 1kw 、 3kw的隱埋柵功率 sit ，這些功率器件表現(xiàn)出典型的常開特性, 可用于超聲振蕩器、工業(yè)用高頻感應(yīng)加熱等。1976 年西澤潤(rùn)一又研制出平面柵結(jié)構(gòu)的sit 。其后日本自動(dòng)紡織機(jī)械制作所利用此技術(shù)制造了1000v、200a 的常開型功率sit，用于升降機(jī)的dc/ac電機(jī)調(diào)速。 通過(guò)減小柵與漏間、柵與線路間的電容，采用能減少柵電阻的嵌入柵結(jié)構(gòu)，1979 年三菱電機(jī)和東芝公司分別研制成了2ghz 10w ；1

5、ghz 100w的微波大功率sit，作為晶體管首次創(chuàng)造出微波頻段、輸出超過(guò)100w記錄，證實(shí)了sit 作為晶體管優(yōu)良的性能，并在開關(guān)電源、超聲波發(fā)生器、廣播功率放大器、空間技術(shù)等應(yīng)用方面得以大力開發(fā)。經(jīng)潛心研究和開發(fā)，1983 年美國(guó) gte公司采用硅平面柵和隱埋柵型結(jié)構(gòu)，研制成功了200900mhz頻帶，輸出功率100w及 1.2ghz 、輸出功率25w的 sit ，用于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。1986 年 50mhz 、500w高頻功率sit 進(jìn)入市場(chǎng)。 1987 年日本東芝將3kw常開型功率 sit 用于 100khz、300kw的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，同時(shí)開展了200khz、1mw 設(shè)備的試制工作。

6、日本的東北金屬工業(yè)株式會(huì)社將50100w常開型 sit 用于飛船。采用 300w級(jí)的 sit 研制出了kw超聲波發(fā)生器， 其中包括振子轉(zhuǎn)換效率在75以上； 采用 300w級(jí) sit 研制了 100khz、25v、60a 開關(guān)電源， 效率為 70。 當(dāng)時(shí) sit 的水平是： 截止頻率為3050mhz ， 連續(xù)工作電流250a，最大阻斷電壓2000v。八十年代中后期，igbt、vdmos 、mct等新型器件的開發(fā)取代了sit 的研究，研究者們把精力放在更具有完美特性的器件上。主要制造廠商有日本的三菱電機(jī)、東芝公司、東北金屬工業(yè)株式會(huì)社，法國(guó)的cnet ，美國(guó)的gte公司。 影響 sit 具有輸出功率大、失真小、輸入阻抗高、開關(guān)特性好、熱穩(wěn)定性好和抗輻射能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)， 是一種發(fā)展極為迅速的高壓大功率器件，其應(yīng)用范圍涉及到電機(jī)調(diào)速、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、開關(guān)電源、高音質(zhì)高頻放大器、大功率中頻廣播發(fā)射機(jī)、電子鎮(zhèn)流器、汽車電子器件和空間、軍事等領(lǐng)域，可以說(shuō)sit 的應(yīng)用已深入到工業(yè)、航空、通信、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。其效應(yīng)是大幅度節(jié)約能源，降低材料消耗、 實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改善和傳統(tǒng)設(shè)備的更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、節(jié)約空間的重大經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)進(jìn)步。面臨國(guó)際能源危