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1、
靜電感應(yīng)晶體管技術(shù)
SIT與普通的
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。
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
2、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性。
SIT除具有優(yōu)良的高頻特性和高速開(kāi)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(kāi)關(guān)狀態(tài)，做大功率電源開(kāi)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
3、的理 想器件。
源“
N+柵C
poo
p4 N
［相關(guān)技術(shù)］電子技術(shù)；先進(jìn)制造與加工技術(shù)
［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
4、半導(dǎo)體研究所開(kāi)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)把柵電阻做得非常小；高阻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
200W60MHz音響放大器用的SIT、東北金屬工業(yè)公司300W、1KW3KW的隱埋柵功率SIT，這些功率 器件表現(xiàn)出典型的常開(kāi)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(kāi)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
5、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 ；
1GHZ100W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(kāi)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(kāi)發(fā)。經(jīng)潛心研究和開(kāi)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 200?900MHz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3K
6、W常開(kāi)型功 率SIT用于
100KHZ、300KW勺高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，同時(shí)開(kāi)展了 200KHZ、1 MW設(shè)備的試制工作。
日本的東北金屬工業(yè)株式會(huì)社將 50?100W常開(kāi)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(kāi)關(guān)電源，效率為70 %。當(dāng)時(shí)SIT的水平是：截止頻率為30?50MHz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(kāi)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
7、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(kāi)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(kāi)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)際能源危機(jī)、原材料緊張、要求設(shè)備高效率、低功耗的形勢(shì)，SIT器件對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展非常 重要。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明,SIT器件可以承受相當(dāng)于在靜止軌道十年以上的1016rad的射線，因此，在軍事和 空間應(yīng)用方面也有著很大的潛力。
靜電感應(yīng)晶體管技術(shù)
