场效应晶体管(FET)按照沟道类型可以分为P沟道和N沟道两种。为什么FET比较多制成N沟道?下面从几个方面进行阐述。
电子在半导体晶体中移动的速度,即电子迁移率,是描述半导体材料导电性能的重要参数。N沟道FET中的电子迁移率比P沟道FET中的空穴迁移率高得多,这意味着N沟道FET在同样的电子浓度下具有更好的导电性能,使得N沟道FET更加适合高频应用。
此外,电子迁移率与温度有关,随着温度的升高,电子迁移率会下降。N沟道FET中,电子的平均自由程要比空穴长,这使得N沟道FET可以在更高的温度下工作而不会引起电板热效应。
N沟道FET的制备工艺相对P沟道FET更加简单。制作P沟道FET时,需要通过掺杂N型材料来形成P沟道,然后又需要掺杂P型材料来形成源和漏区。而制作N沟道FET时,只需要直接将源和漏区掺杂N型材料即可。
因此,N沟道FET的制备工艺更加简单,这降低了制造成本并提高了生产效率。
在某些应用中,例如飞船、卫星等需要抵御辐射的场合,FET在辐射下可能会产生电离效应和损伤效应,导致器件性能下降或损坏。而N沟道FET相比P沟道FET更加耐辐照,因为电子比空穴更加不易受辐射损伤。
此外,N沟道FET因为其电子迁移率高,同时能够承受更高的热应力,所以以此制成的器件在高温高辐射环境下有更好的稳定性。
在一些功率电子器件中,例如功率MOSFET、IGBT等,需要获得较高的漏极-源级间电压。由于掺杂N型材料的电子浓度通常高于P型材料的空穴浓度,因此N沟道FET的电子漂移速率也更高。这使得N沟道FET能够承受更高的反向电压,因此更适用于高电压应用。
此外,在MOSFET中,掺杂N型材料的沟道较宽,这种电荷分布使得N沟道MOSFET比P沟道MOSFET应对漏电流等问题更为优越,这也是N沟道FET应用于功率MOSFET的原因之一。
总之,FET制成N沟道还是P沟道要根据具体应用场合来选择。但从电子迁移率、制备工艺、抗辐射能力和高电压方面综合考虑,N沟道FET在一定程度上具有更加优越的性能和更加宽广的应用前景。