有机场效应晶体管研究热点

有机场效应晶体管的研究

摘要：有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。和传统的无机半导体器件相比，由于其可应用于生产大面积柔性设备而被人们广泛的研究，在有机发光、有机光探测器、有机太阳能电池、压力传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。文中对OFET结构和工作原理做了简要介绍，之后重点讨论了最近几年来OFET中有机材料和绝缘体材料的发展状况，接着总结了OFET制备技术，最后对OFET发展面临问题及应用前景做了归纳和展望。 关键词：有机半导体材料；有机场效应晶体管；迁移率;绝缘体材料；柔性面板显示

0引言

场效应晶体管( Field Effect Transistor FET)是利用电场来控制固体材料导电性能的有源器件。由于其所具有体积小、重量轻、功耗低、热稳定性好、无二次击穿现象以及安全工作区域宽等优点，现已成为微电子行业中的重要元件之一。

目前无机场效应晶体管已经接近小型化的自然极限，而且价格较高，在制备大表面积器件时还存在诸多问题。因此，人们自然地想到利用有机材料作为FET的活性材料。自1986年报道第一个

功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识

功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。

一、电力场效应管的结构和工作原理

电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。

电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。

电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a

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2013版用于发改委立项薄膜场效应晶体管项目可行性研究报告（全程辅助+专家答疑）

审查要求及编制方案

北京博思远略咨询有限公司

二零一二年十二月

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目录

第一部分投资体制改革背景（备案制、核准制、审批制） ........................................................... 4

一、投资项目立项审批、核准和备案常见的类型 ........................................................................... 4 二、投资体制改革项目审批类型构成 ................................................................................................... 4 第二部分热点问题专家答疑（可直接电话沟通，重大项目实地考察） ..................................

§3.1 场效应管的类型（第一页）

这一节我们要了解场效应管的分类，各种场效应管的工作特点及根据特性曲线能判断管子的类型。

场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管） 一：结型场效应管

1.结型场效应管的分类

结型场效应管有两种结构形式。它们是N沟道结型场效应管（符号图为（1））和P沟道结型场效应管（符号图为（2）） 从图中我们可以看到，结型场效应管也具有三个电极，它们是：G——栅极；D——漏极；S——源极。电路符号中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导

电方向。

2.结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例) 在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。

3.结型场效应管的特性曲线(以N沟道结型场效应管为例) 输出特性曲线：（如图（3）所示） 根据工作特性我们把它分为四个区域，即：可变电阻区、放大区、击穿区、截止区。

对此不作很深的要求，只要求我们看

到输出特性曲线能判断是什麽类型的管子即可

转移特性曲线：

我们根据这个特性关系可得出它

场效应管

根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个极性，栅极，

漏极，源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，属于电压控制型器件

-------------------------------------------------------------- 1.概念:

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点:

具有输入电阻高（100000000～1000000000Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者. 作用:

场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.

场效应管可以用作电子开关.

场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.

2.场效应管的分类:

场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类

按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟

场效应管

根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个极性，栅极，

漏极，源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，属于电压控制型器件

-------------------------------------------------------------- 1.概念:

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点:

具有输入电阻高（100000000～1000000000Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者. 作用:

场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.

场效应管可以用作电子开关.

场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.

2.场效应管的分类:

场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类

按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟

晶体管在线测试仪

在维修家用电路时经常会对晶体三极管的好坏进行判别，特别是焊在电路板上的三极管，如果不焊 开引脚， 则判别好坏比较困难， 如果用本节介绍的小仪器便可使该问题迎刃而解。

1、电路原理

晶体管在线测试仪电路如图所示，测试仪主要由对称方波发生器、反向器、 测试电路等部分组成。

对称方波发生器由 555 时基电路 A2 和阻容元件 R3、 构成， 第三脚输 C1 A2 出的方波频率 f=0.722/R3*C1≈4.6Hz。反向器由 555 时基电路 A1 构成，它接成 施密特触发器，A1 的 2、6 两脚输入电平直接取自 A2 的第 3 脚，当输入低电平 时，A1 置位，第 3 脚输出高电平；当输入高电平时，A1 复位，第 3 脚输出低电 平，所以 A1 输出与 A2 输出始终保持反向。A1 与 A2 共同为仪器的测试部分提 供极性定时改变的交变电源。 测试电路由三极管 VT1、VT2、电位器 RP1、RP2 等组成的双向辅助电源与 LED1、LED2 极性相反的并联发光二极管构成的显示电路两部分构成。

合上电源开关 S，仪器工作指示灯 LED

常用晶体管参数查询

Daten ohne Gewahr

2N109GE-P35V0.15A0.165W|2N1304GE-N25V0.3A0.15W10MHz

2N1305GE-P30V0.3A0.15W5MHz|2N1307GE-P30V0.3A0.15W B>60

2N1613SI-N75V1A0.8W60MHz|2N1711SI-N75V1A0.8W70MHz

2N1893SI-N120V0.5A0.8W|2N2102SI-N120V1A1W<120MHz

2N2148GE-P60V5A12.5W|2N2165SI-P30V50mA0.15W18MHz

2N2166SI-P15V50mA0.15W10MHz|2N2219A SI-N40V0.8A0.8W250MHz

2N2222A SI-N40V0.8A0.5W300MHz|2N22232xSI-N100V0.5A0.6W>50

2N2223A2xSI-N100V0.5A0.6W>50|2N2243A SI-N120V1A0.8W50MHz

2N2369A SI-N40V0.2A.36W12/18ns|2N2857SI-N30V40mA0.2W>1GHz

2N2894SI-P12V0.2A 1.2W60/90ns|2

纳米线场效应管

一． 什么叫纳米线

在纳米尺度下，物质中电子的波性以及原子之间的相互作用将受到尺度大小的影响。由纳米颗粒组成的纳米材料具有以下传统材料所不具备的特殊性能： （1）表面效应 （2） 小尺寸效应 （3） 量子尺寸效应

（4） 宏观量子隧道效应

纳米材料按维数可分为：零维的纳米颗粒和原子团簇，它们在空间的三维尺度均在纳米尺度内（均小于100nm）；一维的纳米线、纳米棒和纳米管，它们在空间有二维处于纳米尺度；二维的纳米薄膜，纳米涂层和超晶格等，它们在空间有一维处于纳米尺度。

近年来，一维的纳米材料如纳米管，纳米线已成为纳米科学研究的热点，一维纳米材料的奇异物理、化学特性和在构建纳米级电子和光电子器件方面的巨大应用潜力推动了纳米线(管)的生长和特性研究。纳米材料的量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应吲和界面效应使其具有一系列优异的电、磁、光、力学和化学等宏观效应，使材料在电学、机械、化学和光学方面出现了独特的性能。目前世界各国都将此方面的研究列为重点发展项目。我国也很重视此方面的研究。我国著名科学家钱学森在1991年就曾预言“纳米左右和纳米以下\研究领域处于国际领先地位。

近年来，随着集成电路加工技术的不断发展，

模拟电子技术

第3章 场效应管及其应用

第3章 场效应晶体管及其应用学习目标: 1.了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们 的转移特性、输出特性以及主要参数。 2.掌握场效应晶体管的静态偏置电路与静态 分析方法。 3.掌握场效应晶体管共源极放大器、共漏极 放大器(源极跟随器)的微变等效电路与 主要性能参数。2015-7-5 1

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第3章 场效应管及其应用

本章内容

3.1 场效应晶体管的基本特性3.2 共源极场效应晶体管放大电路

3.3 源极输出器小结

2015-7-5

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第3章 场效应管及其应用

3.1 场效应晶体管的基本特性场效应管的特点 1.场效应管是一种电压控制器件。 它是利用输入端的电场效应来控制其 输出电流的大小，从而实现放大。 2.场效应管工作时，参与导电的只有多子 一种载流子，因此又称为单极性型器件； 而三极管称为双极性器件，参与导电的有 多子和少子两种载流子。2015-7-5 3

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第3章 场效应管及其应用

3.分类：根据结构不同，场效应管分为两大类， 结型场效应管和绝缘栅型场效应管。 1)结型场效应管：利用半导体内的电场效应 来控制其漏极电流的大小 2)绝缘栅场效应管：利用半导体表面的电场 效应来控制漏极的电流 绝缘