Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1205-1213 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023070120500

Etude comparative du claquage dans les transistors à effet de champ de puissance MESFET, TEGFET et MISFET

J.C. de Jaeger, F. Temcamani, M. Lefebvre, R. Kozlowski, P. Fellon, J. Pribetich et Y. Crosnier

Centre Hyperfréquences et Semiconducteurs, U.A. 287 C.N.R.S., Bât. P4, Université des Sciences et Techniques de Lille Flandres Artois, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

Abstract
A study about breakdown voltage near pinchoff in GaAs MESFET's, AlGaAs/GaAs TEGFET's and InP MISFET's is described. The theoretical analysis is made using two dimensional models based on a complete calculation of semiconductor physical equations. The first model, the easier, determine the breakdown voltage without current. On the other hand, the second model is more accurate and takes into account the electron and hole currents. This study is in good agreement with many experimental results and makes it possible to report the effect of the main parameters of the different structures. The problems due to a gate recess, the length and shape of gate-drain zone and, at last, particular doping concentration layers underneath the gate are also investigated.

Résumé
Une étude comparative concernant la tension de claquage au pincement dans les transistors à effet de champ MESFET GaAs, TEGFET AlGaAs/GaAs et MISFET InP est présentée. Elle comporte une analyse théorique réalisée à partir de deux modélisations bidimensionnelles reposant sur une résolution rigoureuse des équations physiques des semiconducteurs. La première, relativement simple, traite l'apparition du claquage en absence de courant alors que la seconde très complète tient compte des courants d'électrons et de trous. Cette étude est confortée par de nombreux résultats expérimentaux et permet de faire le point sur l'influence des principaux paramètres des différentes structures. Elle apporte également des éléments de compréhension concernant les effets liés au recess de grille, à la distance et à la configuration de l'espace grille-drain et enfin aux profils de dopage particuliers sous la grille.

PACS
1350F - Solid state microwave circuits and devices.
2560B - Semiconductor device modelling and equivalent circuits.
2560R - Insulated gate field effect transistors.
2560S - Other field effect devices.

Key words
aluminium compounds -- electric breakdown of solids -- gallium arsenide -- high electron mobility transistors -- III V semiconductors -- indium compounds -- insulated gate field effect transistors -- Schottky gate field effect transistors -- semiconductor device models -- solid state microwave devices -- power transistors -- MESFET -- TEGFET -- MISFET -- microwave transistors -- electron current -- breakdown voltage -- pinchoff -- two dimensional models -- semiconductor physical equations -- hole currents -- gate recess -- gate drain zone -- doping concentration layers -- GaAs -- InP -- AlGaAs GaAs