[發明專利]可變柵極場效應晶體管以及包含它的電氣和電子設備

有效

• 申請號: 201110165308.8
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102290438A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 金鉉卓;金俸準
• 申請（專利權）人: 韓國電子通信研究院
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H03K17/687
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李芳華

相關專利申請的交叉引用

本申請要求2010年4月19日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號為10-2010-0035892的利益，其公開內容通過引用而全部合并于此。

技術領域

本發明涉及一種場效應晶體管(FET)，且更具體地，涉及一種高效率、低發射(emission)的FET，所述FET可以通過使用金屬-絕緣體相變(MIT)器件或熱敏電阻器來改變FET的柵極電壓從而穩定地運行。

背景技術

例如晶體管之類的電子元件是三端子器件并且典型地充當開關。晶體管分為由pn結構成的雙極性晶體管和用作電容器的FET。設計用于高速信號放大的FET已經普遍地用作電氣和電子設備前端的DC到DC轉換器、DC開關器件和射頻(RF)信號放大器。然而，FET具有的主要問題在于，在源極和漏極之間的導電層中產生的熱量傳導到柵極絕緣體，從而導致源極和漏極之間的溝道電流減小。

由于上述問題，在FET中可能難以放大高速信號。因而，為了在FET中實現高速放大，需要外圍器件(例如，溫度傳感器、存儲器和數字到模擬(D-A)轉換器)、用于控制外圍器件的微處理器和被編程用來操作外圍器件的復雜系統。

發明內容

本發明提供了一種可變柵極場效應晶體管(FET)以及包含所述可變柵極FET的電氣和電子設備，該可變柵極場效應晶體管(FET)設計用來當FET的溫度降低時，抑制由于熱量造成的源極和漏極之間電流的減小。

根據本發明一方面，提供了一種可變柵極FET包含：FET；和柵極控制器件，其附著到所述FET的表面或發熱部分并且連接到所述FET的柵極端子，從而變更柵極端子的電壓。源極和漏極之間的溝道電流由所述柵極控制器件來控制，當FET的溫度增加到預定溫度以上時，所述柵極控制器件變更柵極端子的電壓。

柵極控制器件可以包含金屬-絕緣體相變(MIT)器件，其在臨界溫度處產生突變的MIT。所述MIT器件可以包含MIT膜和接觸所述MIT膜的兩個電極膜，在所述MIT膜中在臨界溫度處引起突變的MIT。作為所述兩個電極膜之一的第一電極膜可以連接到所述柵極端子，而作為所述兩個電極膜中的另外一個的第二電極膜可以連接到控制電壓源或地。

所述FET具有連接到驅動電壓源的漏極電極、連接到驅動器件的源極電極、和共同連接到柵極電壓源和所述MIT器件的柵極。

所述柵極控制器件可以包含熱敏電阻器，其電阻隨著溫度的增加而減小。所述熱敏電阻器具有兩個端子，其中的一個連接到所述FET的柵極，而另一個端子連接到控制電壓源或地。

所述FET和所述柵極控制器件可以被封裝到一個芯片中。所述可變柵極FET可以進一步包含用于傳導在所述FET中產生的熱量的熱傳導介質。替換地，所述FET和所述柵極控制器件可以被單獨地封裝并裝配到一起，從而通過所述熱傳導介質傳導熱量。

根據本發明的另一方面，提供了一種電氣和電子設備，其包含驅動器件和至少一個上述的可變柵極FET，所述可變柵極FET控制向所述驅動器件供應的電流。所述柵極控制器件可以包含在臨界溫度處引起突變的MIT的MIT器件，或者其電阻隨著溫度的增加而減小的熱敏電阻器。所述MIT器件或所述熱敏電阻器的一個端子可以連接到所述FET的柵極，而其另一個端子可以連接到控制電壓源或地。

所述電氣和電子設備可以包含多個排列成陣列以形成FET陣列器件的可變柵極FET，其每一個都連接到柵極控制器件。

所述電氣和電子設備可以包含射頻(RF)信號放大器、DC到DC(DC-DC)轉換器件、用于電源的開關器件、用于微處理器中高速信號處理的開關器件、發光器件(LED)控制開關器件、用來控制電子裝置和設備的電源的、對鋰(Li)離子電池充電的、控制顯示器中的像素的、控制存儲單元和放大聲學設備中的聲學和音頻信號的開關器件、光電繼電器(photo?relay)和光學開關中的至少一個，其中使用了所述可變柵極FET。

根據本發明實施例的可變柵極FET以及包含所述可變柵極FET的電氣和電子設備被設計用來取決于在FET中產生的熱量的數量，使用MIT器件或熱敏電阻器來變更施加到FET柵極的電壓。這樣，雖然FET的源極和漏極之間的電流可以增加，但是FET的溫度可以減小，由此提供了FET的穩定運行。