Techniklexikon

MESFET

Engl. Abk. für metal semiconductor field effect transistor, Metall-Halbleiter-Feldeffekt- Transistor. Schottky-FET. Schottky-Barrieren-Transistor. Feldeffekttransistor, dessen Steuerung mit einem Metall-Halbleiter-Übergang erfolgt. Wie alle FET besteht auch der M. aus einem dünnen < Kanal mit den beiden Ohmschen Kontakten Source und Drain, zwischen denen der Source-Drain-Strom DS fließt. Dessen Steuerung erfolgt in ähnlicher Weise wie beim SFET über die Änderung des wirksamen Kanalquerschnitts mit Hilfe eines transversalen elektrischen Felds. Die Steuerelektrode (Gate) wird von einer Schottky-Diode gebildet. Da M. üblicherweise einen n-leitenden Kanal haben (Elektronenleitung), entsteht durch diese Schottky-Barriere eine Raumladungszone in der Nähe der Grenzfläche Metall-Halbleiter, die ihrerseits zur Verarmung von Elektronen in dem benachbarten Kanalbereich mit der Dicke dvs führt (Verarmungsschicht). Somit ist die für die Stromleitung wirksame Kanaldicke aefr kleiner als die Kanalschichtdicke a, d. h. aeff = a - dvs. Durch Anlegen eines zusätzlichen, gegenüber Source negativen Gatepotentials wird die Ausdehnung der Raumladungszone, d. h. der Verarmungsschicht, größer; der Kanalquerschnitt wird also noch weiter reduziert und damit der Strom 7DS verringert. Bei einer entsprechend hohen Gatespannung UGS kann der Kanal vollständig gesperrt werden. Die Steuercharakteristik 7DS =(£GS) wird in guter Näherung durch 7DS (UGs Upf beschrieben, wobei Up die Kanalabschnürspannung darstellt, d. h., bei Up ist 7DS 0. Ein solcher M. ist folglich ein Depletion-Transi-stor. Ist jedoch die Kanalschichtdicke a kleiner als dvs, so ist der Kanal bereits bei i^os = 0 V vollständig geschlossen (Nor-mally-Off-; Enhancement-Transistor). M. werden i. allg. bei Drainsättigung betrieben, d. h., die Drainspannung Uus wird so gewählt, daß die Elektronen ihre maximale Driftgeschwindigkeit erreichen und eine weitere Spannungserhöhung den Drainstrom 7DSS nicht nennenswert vergrößert. Als Halbleiterwerkstoffe kommen sowohl Silicium als auch die III-V-Halbleiter in Frage, eine große technische Bedeutung hat bisher jedoch nur der GaAs-FET erlangt.