DE2237662A1

DE2237662A1 - Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2237662A1
Application number: DE2237662A
Authority: DE
Inventors: Jun-Ichi Nishizawa; Tkeshi Terasaki
Original assignee: Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai
Current assignee: Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai
Priority date: 1971-07-31
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1973-02-15
Also published as: NL161622C; NL7210512A; GB1396198A; US3828230A; NL161622B; JPS5217720B1

Description

PATENTANWALTS Π Ü RO 2237

ThOMSEN - TlEDTKE - BüHLING

TEL. (0811) 530211 TELEX: 8-24 303 topat

»02«

PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.:

Dipl.-Chem. DrvD-Thomttn Dipl.-Ing. W. Weinkauf/

Dipl.-Ing. H. Tledtke (Fuch»hoM7i)

Dipl.-Chem. Θ. Bühllng Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

8000 München 2

Kaiser-Ludwig-Platze 31. Juli 1972

Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai Miyagi-ken (Japan)

Feldeffekttransistor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekttransistor und insbesondere auf einen Feldeffekttransistor mit einer Drainstrom/Drainspannungskennlinie, die gleich der Anodenetrom/Anodenspannungskennlinie der Triodenvakuumröhre ist.

Es gibt zwei Arten Feldeffektransistoren (FET), d.h. einen Metalloxydhalbleitertransistor (MOS) und einen Übergangstortransistor (JUG). In beiden Fällen wird der Strom der Ladungsträger (unipolar),der von der Source zum Drain fließt, durch die Gatespannung wirksam gesteuert. Die im Bezug auf die Sourcespannung angelegten Gatespannungen steuern die Höhe der Verarmungsschicht, die sich von dem Gate in den Kanal erstreckt, der seinerseitsdie Höhe des Bereichs tStec/ert, durch den ein Strom fließen

309807/0926

Mündliche Abreden, Insbesondere durch Tatefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung _: Postscheck (München) KIo. 1199 74 Dresdner B»nk {Manchen) Kto. 5589708

gelassen wird. In einem MOS-FET wird der Strom, der durch den Kanal fließt» der unter der Gateelektrode gebildet 1st und durch eine Oxydschicht von der Gateelektrode Isoliert 1st, durch das In dem Kanal durch die Gatespannung aufgebaute elektrische Feld gesteuert. Dies tritt infolge der Änderung der Höhe der Verarmungsschicht ein, die von dem Oxyd-Halbleiterkontakt ausgeht. In einem JUG-FET wird eine um den pn-Ubergang gebildete Verarmungsschicht durch die Gatespannung geändert und steuert den Strom, der durch den Kanal fließt. In konventionellen Feldeffekttransistoren beider Arten ist der Stromkanal offen (leitend), wenn keine Gatespannung extern anliegt, und die Höhe des Leitkanals wird durch die angelegte Gatespannung geändert.

Es wurde festgestellt, daß verschiedene Vorteile erhalten werden können, indem man einen Feldeffekttransistor derart gestaltet, daß die Verarmungsschichten (Raumladungsschichten) die von den Gates ausgehen, im wesentlichen aneinander angrenzen, selbst wenn keine Gatespannung anliegt. Dies wurde erstmalig bei einem Übergängefeldeffekttransistor beschrieben (japanische Patentanmeldung Mr. 28 405/1971), der triodenähnliche Kennwerte (ungesättigter Art) außer den konventionellen Stromsättigungscharakteristiken hat, und einen verringerten Reihenwiderstand (Source-Drain) besitzt, so daß das Produkt des Reihenwiderstandes r

(dies bildet einen Faktor zur Erzeugung negativer Rückkopplung) und des Gegenwirkleitwerts G im wesentlichen kleiner als 1 herabgedrUckt ist.

Ein typisches Beispiel der Kennlinien ist in Fig. 1 309807/0926

u&ü ein® Jteordnungρ dl© di@ Kennlinien nach FIg₀ i erzeugt* ist · ia FIg. "2 seiiematiseh dargestellt« 1st. die Gatespannung nicht vorhanden oder klein, steigt nämlich der Drainstrom I fast linear mit der Zunahme der Drainspannung V an, wie dies durch die Kurven 1, 2 und 3 geneigt ist« Dies kann als Widerstandsmodulation bezeichnet werden, da die Änderung der Gatespannung zu einer Änderung des Widerstandes svji sehen Source und Drain führt, d.h.Jj|V /||I . Wird die negative Gatespannung &ur unterdrückung des Drainstroms I_n in ihrer Größe erhöht, beginnt der Drainstrom I_j zuerst nicht, zn fließen, bis die Drainspannung V einen bestimmten Wert erreicht, und nimmt dann oberhalb des bestimmten Wertes schnell tiberlinear mit ansteigender Drainspannung V_ß zu, wie dies mit den Kurven"4,5 und 6 gezeigt ist» Die Erscheinung, daß der Drainstrom I_ linear mit Vergrößerung der Drainspannung V_ ansteigt, wie «.dies durch die Kurven I₀ 2 und 3 gezeigt ist, tritt hauptsächlich in dem MLIeSn₁, wenn die von den Gateelektroden G und G¹ ausgehenden Verarmungsschichten noch nicht einander berühren, während die Erscheinung, daß der ürainstrom I_ nicht su flieSen beginnt,bis die Drainspannung V einen bestimmten positiven Wert erreicht, und schnell mit Vergrößerung der Drainspannung ¥„ oberhalb des bestimmten Werts ansteigt,hauptsächlich auftritt, wenn die von den Gates ausgehenden Verarmungsschlchten durch Anliegen einer Gatespannung groB genug gewachsen sind, und einander berühren (genauer gesagt, nicht berühren, sondern sehr dicht aneinander kommen). Im letzteren Fall wird die angelegte Drainspannung unterhalb des bestimmten Werts sur Verminderung der Potentialbarriere des in dem Strompfad durch die Verarmungsschichten gebildeten Einschnürabschnitts benutzt.

3 0 ⁽i B 0 7 / Ü 9 2 G

In dem obigen Beispiel traten die linearen Kennlinien, wie sie durch die Kurven 1, 2 und 3 gezeigt sind, auf, wenn die Gatespannung eine kleine Größe hatte, und Kennlinien, die denen einer Triodenvakuumröhre sehr ähnlich sind, wie sie durch die Kurven 4, 5 und 6 gezeigt sind, traten auf, wenn die Gatespannung einen bestimmten Wert überschritt. Ferner ist es erwünscht,

"vV

daß der Wert -=■—— , der dem Verstärkungsfaktor/xder Triodenvakuumröhre entspricht, groß ist, um einen Feldeffekttransistor mit überlegener Wirksamkeit zu erhalten. Somit ist es erwünscht, die den Kurven 4, 5 und 6 entsprechenden Kennlinien selbst in dem Bereich kleiner Gatespannung zu bilden, oder in anderen Worten, ohne das Auftreten der den Kurven 1, 2 und 3 entsprechenden Kennlinien, um Elemente mit überlegenen Eigenschaften mit gutem Wirkungsgrad und geringer Verzerrung zu schaffen.

Es wurde festgestellt, daß die obige Forderung erfüllt werden kann, indem ein Feldeffekttransistor derart gestaltet wird, daß die von den Gateelektroden ausgehenden Verarmungsschichten im wesentlichen aneinander angrenzen (sehr eng aneinander liegen, jedoch nicht integral), selbst wenn keine Gatespannung anliegt.

üies kann erreicht werden durch Verwendung von Verarmungsschichten durch Trägerdiffusion-Rekombination über einen pn-übergang. Die Größe einer Verarmungsschicht über den pn-übergang ist nämlich durch das Darrierenpotential (oder Kontaktpotential) und die Störstoffkonzentration (Dichte) in dem Kristall bestimmt. Ist der Widerstandswert des Halbleiterkristallsubstrats bekannt, kann ein Feldeffekttransistor mit solchen Verarmunqs-

3 Π 9 H 0 7 / 0 0 2 6

schichten, die nur durch die Trägerdiffusion-RUckkombination gebildet werden und aneinander angrenzen, selbst wenn keine Gatespannung anliegt, praktisch durch geeignete Wahl des AbStandes zwischen den Gateelektroden G und G¹ gebildet werden. In einem solchen Aufbau kann der Drainstrom I , da sich die Verarmungsschichten fast berühren, leicht triodenähnliche Kennlinien zeigen, und kein lineares Ansteigen des Drainstroms mit Vergrößerung der Drainspannung zeigen - selbst ohne Anliegen einer großen negativen Gatespannung V_Q. Die in Fig. 3 gezeigten Kennlinien werden nämlich mit einer Verringerung oder Nichtvorhandensein des durch die Kurven 1,2 und 3 in Fig. 1 gezeigten linearen Bereichs erhalten. Diese Transistoren haben darin Vorteile, daß eine ausreichende Funktion mit einer kleinen Gatespannung erhalten werden kann, daß eine große Änderung der Drainspannung V_D mit einer kleinen Änderung der Gatespannung V erhalten werden kann und daß eine ausgezeichnete Wirkung mit geringer Verzerrung herbeigeführt werden kann. Zusätzlich zu diesen Vorteilen sind die Kapazitäten zwischen Gate und Source, und Gate und Drain verringert und die Frequenzkennwerte verbessert.

Die obigen Ausführungen wurden für einen Transistor mit einem verringerten Reihenwidarstand gemacht, gelten jedoch ebenfalls für einen konventionellen Transistor mit einem großen Reihenwiderstand. Ein konventioneller Feldeffekttransistor mit einem großen Reihenwiderstand, der pentodenähnliche Kennlinien zeigt, kann als der im vorhergehenden erwähnte Feldeffekttransistor betrachtet werden, der einen verringerten Reihenwiderstand hat und triodenähnliche Kennlinien zeigt, doch nun mit einer

30 9 807/0926

negativen Rückkoppelschaltung versehen ist - oder in anderen Worten, in Emitterfolger-Art arbeitet. Daher können die Vorteile des im vorhergehenden beschriebenen Konzeptes ebenfalle bei aolchen Tranaistorarten angewendet werden.

Es wird nun der Zustand beschrieben, bei dem die jeweils von den Gates ausgehenden Verarmungsschichten einander berühren. Wie zuvor ausgeführt wurde, ist die Höhe der Verarmungsschicht eine Funktion des Barrierenpotentials am übergang oder Kontakt und der Störstoffkonzentration (Dichte) in dem Kristall. Gewöhnlich wird die Höhe einer Verarmungsschicht berechnet, indem angenommen wird, daß keine Ladungsträger in der Verarmungeschicht bestehen und daß nur Raumladungen, die vollständig ionisiert sind, in der Verarmungsschicht vorliegen, und indem die Poisson'scht Gleichung gelöst wird.

Beispielsweise ist bei dem Fall, daß ein plattenförmiger pn-übergang eine stufenförmige Trägerkonzentrationverteilung hat, d.h. die Trägerkonzentration auf einer Seite des pn-Uberganges weit größer als auf der anderen Seite ist, so daß eine Verarmungsschicht nur in die andere Seite wächst, die Höhe der Verarmungsschicht folgendermaßen ausgedrückt:

wobei R ein von de η physikalischen Konstanten des Halbleiters abhängiger Faktor ist, N_b die Störstoffkonzentration (Dichte) In dem Halbleiter auf der Seite, in die Verarmungsschicht wächst,

309807/09 26

und V dia angelegte Spannung einschließlich des Barrierenpotentiale. Streng genommen trifft es durchaus nicht zu, daß keine Träger in der Verarmungsschicht vorhanden sind, noch daß eine klare Grenze am Rand der Verarmungsschicht zwischen dem perfekt Ionisierten Bereich und dem nichtlonisierten Bereich vorliegt. . Die Träger sind selbst in eine Verarmungsschicht nach der Fermi-Dirac-Verteilung verteilt. Die wirksame Ausdehnung einer Verarmungsschicht ist zumindest drei mal größer als die vorstehend berechnete Weitender Verarmungsschicht unter der Annahme, daß die'Verarmungsschicht vollkommen ionisiert ist. Die unter Zugrundelegung der Annahme der vollkommenen Ionisierung berechnete Höhe der Verarmungsschicht ist zusätzlich kleiner als die tatsächlich wirksame Höhe. Selbst wenn solche Halbleitermaterialien verwendet werden, bei denen die Berechnung unter der Annahme perfekter Ionisierung sagt, daß die Verarmungsschichten sich nur durch das Barrierenpotential (Schwellenpotential) bei einem auf 20 Mikrometer eingestellten Gate-Gate-Abstand berühren, können sich daher die tatsächlichen Verarmungsschichten bei einem auf etwa 60 Mikrometer eingestellten Gate-Gate-Abstand berühren (dicht zueinander kommen).

Mit der Erfindung wird ein Feldeffekttransistor geschaffen, der triodenvakuumröhrenähnliche Kennlinien besitzt.

Mit der Erfindung wird ferner ein Feldeffekttransistor geschaffen, der ein Halbleitersubstrat aufweist, das einen Stromkanal enthält, einen Source- und eine- Drainelektrode und Gateelektroden, die den Stromkanal einfassen, wobei die sich von

den Gateelektroden in den Kanal erstreckenden Verarmungsechich- ten Im wesentlichen aneinander angrenzen - selbst bei Nichtvor- handensein einer Gatespannung.

Weiterhin wird mit der Erfindung ein Feldeffekttransistor mit einem Halbleitersubstrat geschaffen, der einen Stromkanal mit niedriger Trägerkonzentration (Dichte) und Gatebereiche mit einer hohen Trägerkonzentration besitzt, eine an den beiden Enden des Stromkanals auf dem Halbleitersubstrat gebildete Source- und Drainelektrode und auf den Gatebereichen gebildete Gateelektroden ·

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer graphischen Darstellung die

Drainstrom/Drainspannungskennlinien eines Feldeffekttransistors für nichtgesättigten Strom;

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors mit den Kennlinien nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt in einer graphischen Darstellung die Drainstrom/Drainspannungskennlinien eines erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors;

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Übergang-Feldeffekttransistors;

309807/09 26

Fig, 5A und SB zeigen eine perspektivische Ansicht bzw» eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Übergang-Feldeffekttransistors;

Fig. 6A und 6B zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. Teilschnittansichten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Obergang-Feldeffekttransistors;

Fig. 7 und 8 zeigen weitere Ausfuhrungsformen eines

erfindungsgemäßen Übergang-Feldeffekttransistors mit hoher Ausgangsleistung; und

Fig. 9 bis 11 zeigen Schnittansichten von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen MQS-Feldeffekttransistors.

Wenn dies nicht anders gesagt ist, ist die Gatespannung bei allen dargestellten Ausführungsformen auf Null eingestellt.

Zur Veranschaulichung der Höhe der Verarmungsschicht ist in Fig. 4 ein Siliciumfeldeffekttransistor gezeigt. In einem Halbleitersubstrat sind Gateelektrodenbereiche gebildet, die durch schraffierte Flächen gezeigt sind. Vorausgesetzt, daß die Störstoffkonzentration (Dichte) in den Gatebereichen weit größer ist als im Kanalbereich und daß die Störstoffkonzentration in dem Kanalbereich gleichförmig verteilt ist, wird die Spannung V zwischen dem Kanalbereich und dem Gatebereich, wenn sich die

30 9 8 07/09 26

Von den Gatebereichen ausgehenden Verarmungsschichten einander berühren« folgendermaßen ausgedrückt:

unter Zugrundelegung der Annahme perfekter Ionisierung, wobei q die Elektronenladung, N die Störstoffkonzentration im Kanalbereich, ^.die Dielektrizitätskonstante des Halbleiters und a die Höhe der Verarmungsschicht ist (in diesem Fall gleich der Hälfte des Gate-Gate-Abstandes). Liegt keine Gatespannung an, wird die Spannung V vollständig durch das Kontaktpotential gebildet (d.h. das Barrierenpotential) . Nimmt man an, daß dieses Kontaktpotential 0,6 Volt beträgt, wird der maximale halbe Abstand a zwischen den Gates 9, 3, und 0,9 Mikrometer für die Störstoffkonzentrationen N_n von 10 /cm , 10 /cm und 10 /cm . Da diese Werte unter der Annahme perfekter Ionisierung errechnet wurden» werden die tatsächlichen Maximalabstände zwischen den Gates G und G¹ (zwei mal die Höhe einer Verarmungsschicht) annähernd 18 κ 3, 6x3 und 1,8 χ 3 Mikrometer für Halbleiter mit einer Störetoffkonzentration von 10¹³/cm³, 10¹⁴/cm³ und 10¹⁵/cm³.

Fig. 5A und 5B zeigen eine Ausführungsform eines Junction -Gate-Feldeffekttransistors (Feldeffekttransistor mit Leitfähigkeitsübergangstor) mit einem kreisförmigen Querschnitt. Im Umfang eines zylindrischen Halbleiterkörpers ist ein ringförmiges Gate vorgesehen. Berührt sich die Verarmungsschicht selbst und schließt den Strompfad, wird die Spannung V in diesem Fall

3 0 9 8 0 7/0926

unter der Annahme perfekter Ionisierung, wobei r der Radius dea ringförmigen Gates ist. Da die Weite einer Verarmungsschicht etwa drei mal so groß wie der berechnete Wert ist, grenzt die Verarmungsschicht tatsächlich an, wenn der Radius r etwa ^⁹X 9 *x 3, "/?x 3 χ 3 undfFx 0,-9 x 3 Mikrometer beträgt für die Störs.toffkonzentration N_n von ΙΟ¹³'/«»³, io^l4/cm³ und 10¹⁵/cm³.

In den. Fig. 6A und 6B ist eine weitere Ausführungsform eines Junction -Gate-Feldeffekttransistors gezeigt, bei dem eine Anzahl zylindrischer Gatebereiche mit einem Intervall 2d auf einer Linie gebildet ist. Die Pinch-off-Spannung (Einschnürspannung) nimmt in diesem Fall folgende etwas komplizierte. Form

an: .

R ? - Λ

^V - TT ^d ^{(2 ln} r ⁺ 2 ⁾ »

⁴Z ^rj ar -

wobei r, den Radius eines zylindrischen Gatebereichs angibt. Bei dem Intervall, das etwa drei mal so groß wie das aus der obigen Gleichung berechnete Intervall 2d ist, können die Verarmungsschichten als angrenzend betrachtet werden.

Beispielsweise in der Ausführungsform nach Fig. 5 steigt der Reihenwiderstand mit Zunehmen der Länge L der Gateelektrode in Längsrichtung an und vermindert* sich mit Abnehmen der Länge L. Somit kann ein Feldeffekttransistor mit großer Aus gangsleistung gebildet werden, indem eine große Anzahl solcher

30 i? 807/0926

Kanäle verbunden werden.

Fig. 7 zeigt eine AusfUhrungsform eines Feldeffekttransistors mit großer Ausgangsleistung nach den vorstehend angegebenen Überlegungen.

Alternativ kann ein Feldeffekttransistor mit großer Ausgangsleistung mit einem Planaraufbau gemäß Darstellung in Fig. 8 gebildet werden. In diesem Fall ist der Abstand 2a zwischen den benachbarten Gates ebenfalls unter Berücksichtigung der Störstoff konzentration gewählt, so daß der Stromkanal durch die angrenzenden Verarmungsschichten unterbrochen wird. Zur Bildung eines Transistors mit großer Ausgangsleistung sind die Gates und die Sources ebenfalls parallel geschaltet. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich.

Ist die Störstoffkonzentration in dem Kanalbereich infolge der Anwendung eines Diffusionsverfahrens usw. nicht gleichförmig, wird die Berechnung der Höhe einer Verarmungsschicht kompliziert; ein Wert, der drei mal so groß ist wie der unter der Annahme perfekter Ionisierung berechnete Wert reicht jedoch für die tatsächliche Situation aus.

Die Erfindung ist nicht auf Junction -Gate-Feldeffekttransistoren beschränkt sondern ebenfalls bei MOS-Feldeffekttransistoren anwendbar. Das Ziel der Erfindung liegt in

aneinander angrenzenden Verarmungsschichten. In einem MOS-Feldeffekttransistor wird ein Raumladungsbereich gewöhnlich unter

309807/0926

einem Oxydfilm unter der Torelektrode gebildet. Die Größe des Raumladungsbereichs schwankt entsprechend den Eigenschaften des Oxydfilms, kann jedoch durch die Debye-Länge gegeben werden, die von der Störstoffkonzentration in dem Substrat abhängt. Somit können Strukturen, bei denen Verarmungsschichten selbst bei NichtVorhandensein einer Gatespannung einander berühren, in einem MOS-Aufbau gebildet werden, indem das Innenpotential an einem Isolatorhalbleiterkontakt benutzt wird, das dem Barrierenpotential an einem Übergang entspricht.

Fig. 9, 10 und 11 zeigen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen MOS-Feldeffekttransistoren. Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist auf den gegenüberliegenden Oberflächen eine Source- und eine Drainelektrode gebildet, und eine Gateelektrode ist um ..die Sourceelektrode herum gebildet, um die Verarmungsschicht wirksam auszudehnen. Der Radius der Gateelektrode ist kleiner als die Debye-Länge gewählt, so daß der Stromkanal von der Sourceelektrode durch die Verarmungsschicht selbst bei NichtVorhandensein einer Gatespannung geschlossen wird. Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein elektrisch isolierter Bereich in einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats gebildet ist und eine Source-, eine ringförmige Gate- und eine ringförmige Drainelektrode auf diesem Bereich gebildet sind.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, mit der eine hohe Ausgangsleistung herbeigeführt werden soll, Indem abwechselnd Source- und Drainelektroden gebildet werden, die jeweils parallel geschaltet sind.

309807/0926:

In den vorstehend angegebenen Ausführungεformen kann die Form der Source- und/oder Drain- und/oder Gateelektrode rechteck förmlg oder kammförmig sein. Die Gateelektroden sind von dem Halbleitersubstrat durch einen Isolierfilm, beispielsweise •inen SiO₂-FiIm, isoliert.

Bei den vorstehend genannten Ausfuhrungsformen wird die Erfindung bei Siliciumelementen angewendet; sie ist jedoch ebenfalls bei einem anderen Halbleitermaterial, beispielsweise GaAe, anwendbar. Durch die Verwendung eines HeteroÜberganges kann ein Raumladungsbereich nicht nur infolge der Trägerkonzentration sondern ebenfalls infolge der Differenz der Bandstrukturen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wurde bei verschiedenen Anordnungen beschrieben, ist jedoch bei solchen am meisten wirksam, die stur Bildung eines kleinen Ausgangswiderstandes einen geringen Reihenwiderstand haben. Werden solche Elemente in eine integrierte Schaltung eingebaut, können überlegene Schaltcharakteristiken geschaffen werden, die durch die Kleinheit der dabei auftretenden Kapazitäten wirksamer gemacht sind.

Wird der Gate-Gate-Abstand weiter verringert, verschiebt sich der Einsatzpunkt des Drainstroms zu höherer Drainspannung, und es aind passende Schaltungsformen möglich, die auf den so erhaltenen Kennwerten basieren. Daher wird mit der Erfindung die obere Grenze für den Gate-Gate-Abstand gegeben.

309807/092 6

Mit der. Erfindung wird somit ein Feldeffekttransistor geschaffen, der einen Halbleiterkanal besitzt, eine Source- und eine Drainelektrode, die an den gegenüberliegenden Enden des Kanals gebildet sind, und eine Gateelektrode, die auf der Seite des Kanals gebildet 1st. Der Kanal besitzt eine kleine Störstoffdichte, und daher läuft die von dem Gate ausgehende Verarmungsschicht tief in den Kanal hinein und schließt im wesentlichen den leitenden Abschnitt des Kanals - selbst bei Nichtvorhandensein einer Gatespannung. Der Drainstrom fließt nicht, wenn die Drainspannung unterhalb einer bestimmten Schwellenspannung liegt, und fließt, wenn die Drainspannung oberhalb der Schwellenspannung liegt, und zeigt eine Charakteristik mit linearem Widerstand. Diese Drainstrom/Drainspannungscharakteristik simuliert sehr genau die Anodenetrom/Anodenspannungscharakteristlk der Triodenvakuumröhre.

3 Π U 8 0 7 / 0 9 1 C

Claims

Patentansprüche

1J Feldeffekttransistor, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat mit einem Stromkanal, eine Source- und eine Drainelektrode, die auf dem Halbleitersubstrat an den gegenüberliegenden Enden des Stromkanals gebildet sind, und zumindest eine Gateelektrode, die auf dem Halbleitersubstrat in Nachbarschaft einer mittleren Stelle des Stromkanals gebildet ist, und eine von dem Gate ausgehende Verarmungsschicht, die bei NichtVorhandensein einer Gatespannung den Stromkanal im wesentlichen schließt.
2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkanal einen kleinen Reihenwiderstand aufweist, so daß die Drainstrom/Drainspannungscharakteristiken des Transistors ungesättigter Art sind.
3. Feldeffekttransistor nach Anspruch"2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainstrom/Drainspannungscharakteristiken nicht linear sind.
4. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat eine in Source-Drain-Richtung längliche Platte ist und daß zwei Gateelektronen auf den beiden Hauptflächen des Substrats gebildet sind und den Stromkanal einfassen, wobei die von den Gates ausgehenden Verarmungsschichten einander berühren.

r": c
5. Feldeffekttransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gateelek.tröden in Längsrichtung kurz genug sind, um den Reihenwiderstand des Kanals zu verringern, und Drainstrom/Drainspannungscharakteristiken ungesättigter Art herbeiführen .
6. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat zylindrisch ist und die Gateelektrode eine Hohlzylinderform hat, die auf der Seitenoberfläche des zylindrischen Substrats gebildet ist und den in diesem verlaufenden Stromkanal umgibt.
7. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-, Gate- und Drainelektroden auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind.
8. Feldeffekttransistor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gateelektrode ringförmig ist und die Sourceelektrode umgibt.
9. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ferner zumindest einen Gatebereich aufweist, der unter der Gateelektrode gebildet ist und eine größere Störstoffkonzentration als in dem Kanalbereich besitzt.
10. Feldeffekttransistor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gateelektroden vorgesehen sind, die auf den

30980770926

verschiedenen ffeuptf lachen gebildet sind und den Stromkanal einfassen.
11. Feldeffekttransistor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat zylindrisch ist und daß die Gateelektrode auf einem mittleren Abschnitt der Seitenoberfläche des Zylinders gebildet ist.
12. Feldeffekttransistor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Gatebereiche in dem Stromkanal gebildet sind und diesen durchqueren.
13. Feldeffekttransistor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Stromkanals zwischen den Gates höchstens das drei-fache der Weite der gesamten Verarmungsschicht ist, die unter Annahme perfekter Ionisierung in einer Verarmungsschicht berechnet wurde.

309807/0926