ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ Российский патент 2001 года по МПК H01L51/00 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к конструированию и технологии изготовления полевого транзистора с изолированным затвором, и может быть использовано в силовой промышленной электронике и электротехнике при производстве приборов управления токами большой величины.

Известен аналог изобретения - полевой транзистор с изолированным затвором, содержащий вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока с металлическим контактом, монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости, металлические контакты истока и слой диэлектрика, на котором образован металлический контакт затвора (см. "Compound Semiconductor", 5(5), June, 1999, p. 29-30).

Недостатком указанного транзистора является формирование активных областей полевого транзистора в виде меандровых структур на плоских подложках, что неизбежно приводит к перераспределению плотности рабочего тока на отдельных участках меандра, в которых концентрируется джоулево тепло, ведущее к электротепловой деградации всего полевого транзистора плоской структуры.

Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является полевой транзистор с изолированным затвором, содержащий вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока с металлическим контактом, монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости, металлические контакты истока и слой диэлектрика, на котором образован металлический контакт затвора (см. Зи С. "Физика полупроводниковых приборов", кн. 2, пер. с анг., 2 изд., М.: Мир, 1984 г., с. 76-78).

Недостатками указанного транзистора плоской структуры являются пониженный уровень рассеиваемой мощности, электротепловая деградация при эксплуатации, а также в силу планарной структуры этого транзистора принципиальная невозможность подавления краевого эффекта.

Техническими результатами, которые могут быть получены при осуществлении изобретения, являются подавление краевого эффекта, снижение уровня электротепловой деградации, а также повышение рабочей мощности.

Подавление краевого эффекта и снижение уровня электротепловой деградации достигаются в изобретении следующим образом.

Полевой транзистор с изолированным затвором содержит вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока с металлическим контактом, монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости, металлические контакты истока и слой диэлектрика, на котором образован металлический контакт затвора.

Отличие транзистора состоит в том, что вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока выполнен в виде полого цилиндра. На внутренней поверхности этого слоя образован металлический контакт стока, имеющий цилиндрическую форму. На внешней поверхности этого слоя сформирован монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости. В центральной части поверхности монокристаллического кремниевого n типа слоя формирования канала проводимости размещен цилиндрический слой диэлектрика, на поверхности которого образован цилиндрический металлический контакт затвора, по обе стороны от которого симметрично размещена пара цилиндрических металлических контактов истока.

Повышение рабочей мощности транзистора достигается в изобретении за счет того, что он снабжен штуцером, сообщенным с источником охлаждающего агента и внутренней полостью металлического контакта стока.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено схематическое изображение транзистора в разрезе.

Полевой транзистор с изолированным затвором содержит вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой 1 стока, выполненный в виде полого цилиндра. На внутренней поверхности слоя 1 образован металлический контакт 2 стока, имеющий цилиндрическую форму. На внешней поверхности слоя 1 сформирован монокристаллический кремниевый n типа слой 3 формирования канала проводимости. В центральной части поверхности монокристаллического кремниевого n типа слоя 3 формирования канала проводимости размещен цилиндрический слой 4 диэлектрика, на поверхности которого образован цилиндрический металлический контакт 5 затвора, по обе стороны от которого симметрично размещена пара цилиндрических металлических контактов 6 и 7 истока.

Транзистор снабжен штуцером 8, сообщенным с источником охлаждающего агента (на чертеже не показан) и внутренней полостью металлического контакта 2 стока.

Работает полевой транзистор следующим образом.

На металлический контакт 5 затвора подают управляющее напряжение. В результате этого формируется канал проводимости в монокристаллическом кремниевом n типа слое 3 формирования канала проводимости. При подаче рабочего напряжения между металлическими контактами 2, 6, 7 стока и истока носители заряда по каналу проводимости движутся от истока к стоку. Распределение электрического поля в этом случае между цилиндрическими контактами истока и стока является более однородным по радиусу. Тем самым подавляется краевой эффект, а также снижается уровень электротепловой деградации элементов конструкции транзистора.

При подаче во внутреннюю полость цилиндрического металлического контакта 2 охлаждающего агента через штуцер 8 обеспечивается дополнительная возможность охлаждения транзистора, что приводит к повышению рабочей мощности транзистора.

Использование: изобретение относится к электронной технике, в частности к конструированию и технологии изготовления полевого транзистора с изолированным затвором, и может быть использовано в силовой промышленной электронике и электротехнике при производстве приборов управления токами большой величины. Сущность изобретения: вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока полевого транзистора выполнен в виде полого цилиндра. На внутренней поверхности этого слоя образован металлический контакт стока, имеющий цилиндрическую форму. На внешней поверхности этого слоя сформирован монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости. В центральной части поверхности монокристаллического кремниевого n типа слоя формирования канала проводимости размещен цилиндрический слой диэлектрика, на поверхности которого образован цилиндрический металлический контакт затвора, по обе стороны от которого симметрично размещена пара цилиндрических металлических контактов истока. Техническим результатом изобретения является подавление краевого эффекта, снижение уровня электротепловой деградации, а также повышение рабочей мощности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Полевой транзистор с изолированным затвором, содержащий вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока с металлическим контактом, монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости, металлические контакты истока и слой диэлектрика, на котором образован металлический контакт затвора, отличающийся тем, что вырожденный монокристаллический кремниевый n+типа слой стока выполнен в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого образован металлический контакт стока, имеющий цилиндрическую форму, а на внешней поверхности которого сформирован монокристаллический кремниевый n типа слой формирования канала проводимости, в центральной части поверхности которого размещен цилиндрический слой диэлектрика, на поверхности которого образован цилиндрический металлический контакт затвора, по обе стороны от которого симметрично размещена пара цилиндрических металлических контактов истока. 2. Транзистор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен штуцером, сообщенным с источником охлаждающего агента и внутренней полостью металлического контакта стока.