有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作原理


有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Organic Field-Effect Transistor,簡(jiǎn)稱(chēng)OFET)的工作原理主要基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的特性。這種晶體管的結(jié)構(gòu)通常由襯底、柵極、介電層、有源層及源漏電極五部分組成。
在OFET中,柵極與介電層接觸的有源層之間通過(guò)介電層隔開(kāi),形成一個(gè)電容器結(jié)構(gòu)。當(dāng)在柵極上施加電壓(VGS)時(shí),會(huì)在介電層附近的有源層內(nèi)感應(yīng)出電荷。這些電荷在介電層與有源層界面的導(dǎo)電溝道中積累,形成導(dǎo)電溝道。隨后,在源漏電極之間加上源漏電壓(VDS),感應(yīng)電荷參與導(dǎo)電,使得半導(dǎo)體的電阻率相對(duì)于無(wú)柵極電壓時(shí)發(fā)生量級(jí)的變化。此時(shí),載流子從源電極注入到有源層,通過(guò)導(dǎo)電溝道傳輸,最后從有源層流出到漏電極,從而在源、漏電極之間產(chǎn)生源漏電流(IDS)。
通過(guò)調(diào)節(jié)柵極上的電壓(VGS),可以調(diào)節(jié)平板電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,進(jìn)而改變半導(dǎo)體層中的感應(yīng)電荷密度,從而控制源漏電流的大小。這種電場(chǎng)效應(yīng)使得OFET具有電壓控制型器件的特性,具有輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、便于集成化等優(yōu)點(diǎn)。
有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用廣泛,尤其在需要大面積、柔性或低成本電子設(shè)備的領(lǐng)域,如顯示技術(shù)、傳感器、可穿戴設(shè)備以及有機(jī)電子電路等。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管相比,OFET的工藝簡(jiǎn)單、成本低,而且可以通過(guò)優(yōu)化有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)來(lái)改進(jìn)器件的性能,這為未來(lái)的電子設(shè)備設(shè)計(jì)和制造提供了廣闊的空間。
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