MESFET

Einfach gesagt kann man den MESFET der großen elektronischen Bauteilgruppe der Transistoren zuordnen. Genauer gehört dieser Transistor zur Familie der Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET). Die Abkürzung MESFET steht dabei für „metal semiconductor field effect transistor“. Im deutschsprachigen Raum wird der MESFET auch Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor genannt.

Sein allgemeiner Aufbau ist mit einem n-Kanal JFET vergleichbar, allerdings besitzt er statt des positiv dotierten Gates ein Gate aus Metall. Als Ergebnis erhält man einen Metall-Halbleiter-Übergang (Schottky-Kontakt), statt des sonst üblichen p-n-Übergangs, da das Gate-Metall nun unmittelbaren Kontakt mit dem Halbleitermaterial aufweist. Diese Art des Halbleiterübergangs, wie sie beim MESFET als Transistor Verwendung findet, existiert auch bei Dioden (Schottky-Diode), also anderen aktiven Bauelementen der Elektrotechnik. Da sich ein MESFET und ein n-Kanal JFET nur geringfügig in Aufbau und Funktion unterscheiden, zeigen diese beiden Transistoren auch quasi die gleichen Eigenschaften. Das bedeutet, dass nahezu alle Bauvarianten des MESFETs, sowie des JFETs Selbstleiter sind. Als Selbstleiter wird ein Transistor bezeichnet, wenn bei einer elektrischen Steuerspannung US von Null Volt ein Strom fließt. Dieser elektrische Ladungsfluss wird beim MESFET und JFET sowie anderen Transistoren fachlich korrekt als „Drainstrom“ tituliert.

















 
  Weiterhin lässt sich der MESFET aufgrund seiner aktiven Bauelementeigenschaften durch externe Einflüsse steuern. Diese Steuerung wird durch eine negative Steuerspannung US eingeleitet. Als Folge tritt eine Verbreiterung des Raumladungsgebietes innerhalb des Schottky-Übergangs auf, was fortan die Leitfähigkeit des Kanals einschränkt. Überschreitet die Höhe der Steuerspannung US die Höhe der charakteristischen Schwellenspannung UTH ,kommt es zu einer gänzlichen Abschnürung des noch leitenden Kanals, der MESFET sperrt.

Genauso wie bei den Dioden, ist auch bei Transistoren das Halbleitermaterial entscheidend für die Höhe der individuellen Schwellenspannung UTH. Besteht der MESFET aus Silizium, liegt sie bei ca. 0,3 Volt, wird hingegen Galliumarsenid zur Herstellung des Transistors verwendet, bewegt sie sich um 0,7 Volt. Ein wichtiger Vorteil des MESFETs gegenüber dem artverwandten MOSFET, ist die nahezu doppelt so große Ladungsträgerbeweglichkeit innerhalb des Kanals, die aus dem anliegenden Schottky-Übergang resultiert. Folglich sind mit diesem Transistor größere elektrische Betriebsströme, sowie höhere Arbeitsfrequenzen bei gleichen Bauteilabmessungen möglich. Zudem kann man auch eine selbstsperrende Variante des MESFETs konstruieren, was bei JFET Bautypen nicht möglich wäre.

Konkrete Einsatzgebiete von MESFETs sind die Mikrowellen- und Hochfrequenztechnik, sowie schnelle Logikschaltungen, auch Gigabitlogik genannt.

 

 


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