[發(fā)明專(zhuān)利]量子五極場(chǎng)效應(yīng)管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210537204.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103872124A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志波;陳霖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳志波;陳霖
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專(zhuān)利屬半導(dǎo)體晶體管元器件。

技術(shù)背景

當(dāng)今電子工業(yè)生產(chǎn)的場(chǎng)效應(yīng)管主要分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管兩大類(lèi)，但是，無(wú)論哪一類(lèi)場(chǎng)效應(yīng)管，在邏輯開(kāi)關(guān)電路中只能實(shí)現(xiàn)“通(真)”或“斷(假)”二元邏輯狀態(tài)，這與人們的思維習(xí)慣不相苻，也不利于多進(jìn)制數(shù)碼技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此，如何通過(guò)改變場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)來(lái)突破場(chǎng)效應(yīng)管二元邏輯狀態(tài)的制約，對(duì)推廣應(yīng)用多進(jìn)制數(shù)碼技術(shù)、開(kāi)發(fā)更加苻合人們思維習(xí)慣的智能計(jì)算機(jī)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義！

發(fā)明專(zhuān)利內(nèi)容

本發(fā)明專(zhuān)利要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種量子五極場(chǎng)效應(yīng)管，以期實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管邏輯狀態(tài)多元化，為多進(jìn)制數(shù)碼技術(shù)的推廣應(yīng)用做準(zhǔn)備。

本發(fā)明專(zhuān)利以如下的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問(wèn)題：量子五極場(chǎng)效應(yīng)管就是在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基礎(chǔ)上加上絕緣柵極，以此構(gòu)造成同時(shí)兼具結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管功能和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管功能的雙關(guān)聯(lián)場(chǎng)效應(yīng)管；在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管之中，把場(chǎng)效應(yīng)管的源極移至結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)電溝道中央，在原來(lái)的源極位置密封上一層氧化膜絕緣層，在氧化膜絕緣層外緣植入絕緣柵極，絕緣柵極的極性與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)電溝道的極性相同；例如，把N結(jié)型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極S移至P溝道中央，作為場(chǎng)效應(yīng)管的源極S，然后在原來(lái)的源極位置密封上一層氧化膜SiO2作絕緣層，在氧化膜SiO2的外緣植入金屬柵極G，這樣，以場(chǎng)效應(yīng)管的源極S為分界線，靠近場(chǎng)效應(yīng)管漏極D那一端相當(dāng)于N結(jié)型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，靠近場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵極G那一端相當(dāng)于P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，原來(lái)N結(jié)型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的N結(jié)門(mén)極也是P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的源極s和漏極d，經(jīng)過(guò)如此改造的場(chǎng)效應(yīng)管有一個(gè)絕緣柵極G、一個(gè)漏極D、一個(gè)源極S、一個(gè)N結(jié)基片門(mén)極O(相當(dāng)于P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的源極s)和N結(jié)門(mén)極T(相當(dāng)于P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的漏極d)，共五個(gè)電極，而且在同一只場(chǎng)效應(yīng)管上實(shí)現(xiàn)了“通”和“斷”、“真”和“假”、“1”和“0”的有機(jī)統(tǒng)一，所以我們稱(chēng)之為量子五極場(chǎng)效應(yīng)管。

量子五極場(chǎng)效應(yīng)管的基本電路布局是：源極電位Us最低，源極與基片門(mén)極O串聯(lián)，基片門(mén)極O電位Uo＞Us，通常源極電位Us≤0，門(mén)極T電位Ut＞Uo≥0，漏極電位Ud≥0，柵極電位Ug≥0，而且Us、Ut、Ug、Ud電位實(shí)行獨(dú)立控制，以實(shí)現(xiàn)不同種類(lèi)的邏輯狀態(tài)，同時(shí)，源極電位Us采取浮點(diǎn)電位，使得源極電位Us與基片門(mén)極電位Uo和門(mén)極電位Ut正關(guān)聯(lián)，這樣門(mén)、源極和基片門(mén)、源極電壓處于反偏狀態(tài)，且電壓Vos和Vts在安全閾值之內(nèi)，使得PN結(jié)不被反偏電壓擊穿，并且對(duì)漏極電流Id具有分流作用，使得漏、源極電流大小在安全閾值之內(nèi)，避免漏、源極之間產(chǎn)生雪崩擊穿現(xiàn)象。

量子五極場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理是：降低源極電位Us，使得Us＜0，此時(shí)Uo≤0，且Ut≤0，門(mén)極和基片門(mén)極的PN結(jié)處于無(wú)偏(或正偏)狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層不變(或收窄)，通電溝道P的橫截面積不變(或增寬)，當(dāng)漏極電位Ud＞0，且柵極電位Ug＞0時(shí)，則有漏極電流Di＞0，此時(shí)，如果Ut＝Uo，則有門(mén)極電流Ti＝0，如果Ut＞Uo，則有門(mén)極電流Ti＞0；升高源極電位Us，使得Us＝0，此時(shí)Uo＞0，且Ut＞0，門(mén)極和基片門(mén)極的PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層增寬，通電溝道P的橫截面積收窄(或夾斷)，盡管漏極電位Ud＞0，必然有漏極電流Di＝0，柵極電位Ug＞0時(shí)，如果Ut＝Uo，則有Ti＝0，如果Ut＞Uo，則有Ti＞0。

量子五極場(chǎng)效應(yīng)管的各個(gè)電極電位不應(yīng)超出管子承受的額定閾值，因?yàn)楫?dāng)Ud和Us升高到一定程度時(shí)，處于反偏的門(mén)極T和基片門(mén)極O的PN結(jié)會(huì)被擊穿造成管子燒毀，所以Ud和Us要小于最高額定電位；當(dāng)Us＜Uo≤Ut≤0時(shí)，源極S的PN結(jié)，以及門(mén)極T和基片門(mén)極O的PN結(jié)處于正偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層收窄，Us、Uo、Ut低到一定程度時(shí)，電流Di和Ti突然增大，PN結(jié)擊穿管子燒毀，所以Us、Uo、Ut要大于最低額定電位。

顯然，我們通過(guò)調(diào)節(jié)源極S電位Us、門(mén)極電位Ut、基片門(mén)極電位Uo和柵極電壓Ug，不僅可以有效防止PN結(jié)擊穿管子燒毀，而且可以實(shí)現(xiàn)多種邏輯狀態(tài)：Di＝0且Ti＝0、Di＝0且Ti＞0、Di＞0且Ti＝0、Di＞0且Ti＞0，在邏輯電路中，如果Di＝0相當(dāng)于0，Di＞0相當(dāng)于“1”，而Ti＝0相當(dāng)于“O”，Ti＞0相當(dāng)于“I”，則量子五極場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)既了“0和O”、“0和I”、“O和1”、“1和I”四種邏輯狀態(tài)，而且實(shí)現(xiàn)了0和I與O和1的量子統(tǒng)一。

附圖說(shuō)明

圖1是量子五極場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。其中：