有机场效应晶体管器件及功能化应用

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

.

'. 晶体管放大电路分析及计算

一、共发射极放大电路

（一）电路的组成：电源VCC通过RB1、RB2

、RC、RE使晶体三极管获得合适的偏置，为三极管的放大作用提供必要的条件，RB1、RB2称为基极偏置电阻，RE

称为发射极电阻，RC称为集电极负载电阻，利用RC的降压作用，将三极管集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。与RE并联的电容CE，称为发射极旁路电容，用以短路交流，使RE对放大电路的电压放大倍数不产生影响，故要求它对信号频率的容抗越小越好，因此，在低频放大电路中CE通常也采用电解电容器。

V cc(直流电源): 使发射结正偏，集电结反偏；向负载和各元件提供功率

C1、C2(耦合电容): 隔直流、通交流；

R B1、R B2(基极偏置电阻)：提供合适的基极电流

R C(集极负载电阻)：将D IC? D UC，使电流放大? 电压放大

R E(发射极电阻)：稳定静态工作点“Q ”

C E(发射极旁路电容)：短路交流，消除R E对电压放大倍数的影响

（二）直流分析：开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如下图所示，此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。电路工作要求：I1 3(5~10)IBQ，

微电子器件课程设计报告

题 目： NPN型双极晶体管 班 级： 微电0802班 学 号： 080803206 姓 名： 李子忠 指导老师： 刘剑霜

2011 年6月6日

1

一、目标结构 NPN 型双极晶体管 二、目标参数

最终从IV曲线中提取出包括fT和 Gain在内的设计参数. 三、在该例中将使用:

（1）多晶硅发射双极器件的工艺模拟； （2）在DEVEDIT中对结构网格重新划分； （3）提取fT和peak gain. ATLAS中的解过程: 1. 设置集电极偏压为2V.

2. 用 log语句用来定义Gummel plot数据集文件.

3.用 extract语句提取BJT的最大增益\以及最大 ft,\Gummel plot:晶体管的集电极电流Ic、基极电流 Ib与基极-发射极电压 Vbe关系图(以半对数坐标的形式). 四、制造工艺设计

4.1.首先在ATHENA中定义0.8um*1.0um的硅区域作为基底，掺杂为均匀的砷杂质，浓度

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