11. أجهزة أخرى
الحالية - 11. أجهزة أخرى
السابق - 10. FET مكبر للصوت التصميم
أجهزة أخرى
يتم عرض الأجهزة الأخرى التي تمثل ثمرة للأجهزة العادية ثنائية الطرف وثلاث محطات في هذا القسم.
11.1 معدن أشباه الموصلات حاجز تقاطع الترانزستور
• حاجز أشباه الموصلات المعدنية تقاطع الترانزستور (MESFET) يشبه FET ، إلا أن الوصلات هي حاجز أشباه الموصلات المعدنية ، كما هو الحال مع الثنائيات شوتكي. يتم إنشاء FETs مصنوعة من السيليكون (Si) أو زرنيخيد الغاليوم (GaAs) مع بوابات منتشرة أو مزروعة بالأيونات. ومع ذلك ، هناك مزايا لاستخدام بوابة معدنية حاجز شوتكي عندما تكون القناة n- مطلوب عرض نوع وقناة قصيرة. يصعب التعامل مع زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ، ومع ذلك فإنه يصنع حواجز شوتكي جيدة مفيدة في التطبيقات عالية التردد لأن الإلكترونات تنتقل في GaAs بشكل أسرع من Si. ينتج عن استخدام GaAs في MESFETs ترانزستور يقدم أداءً جيدًا في تطبيقات الميكروويف. بالمقارنة مع الترانزستور ثنائي القطب من السيليكون ، تتمتع وحدات MESFETs GaAs بأداء أفضل عند ترددات الإدخال التي تزيد عن 4 جيجاهرتز. تُظهر وحدات MESFET هذه مكاسب عالية ، وضوضاء منخفضة ، وكفاءة عالية ، ومقاومة عالية للمدخلات ، وخصائص تمنع الانفلات الحراري. يتم استخدامها في مذبذبات الميكروويف ومضخمات الصوت والخلاطات وأيضًا للتبديل عالي السرعة. يتم استخدام MESFETs GaAs للتطبيقات عالية التردد.
11.2 VMOSFET (VMOS)
تم بذل جهود بحثية كبيرة لزيادة قدرة الطاقة لأجهزة الحالة الصلبة. المنطقة التي أظهرت الكثير من الأمل هي MOSFET حيث يتم تعديل قناة التوصيل لتشكيل "V" بدلاً من الخط المستقيم التقليدي من المصدر إلى الصرف. تمت إضافة طبقة أشباه موصلات إضافية. المصطلح فاموس مشتق من حقيقة أن التيار بين المصدر واستنزاف يتبع مسار عمودي بسبب البناء. يوجد الصرف الآن على قطعة من مادة أشباه الموصلات المضافة ، كما هو موضح في الشكل 47. هذا يسمح بوضع منطقة تصريف الترانزستور في موضع مع المشتت الحراري للمساعدة في تبديد الحرارة المتولدة في الجهاز. تتحكم البوابة المصممة على شكل حرف V في MOSFETs العمودي ، واحدة على كل جانب من الشق. عن طريق موازاة المحطتين S ، يمكن مضاعفة السعة الحالية. VMOS غير متماثل بحيث لا يمكن تبديل مطاري S و D كما هو الحال في MOS FETs منخفضة الطاقة. تقتصر عمليات FETs التقليدية على التيارات بترتيب ملي أمبير ، لكن VMOS FETs متاحة للتشغيل في النطاق الحالي 100A. وهذا يوفر تحسنا كبيرا في السلطة على FET التقليدية.
يمكن أن يوفر جهاز VMOS حلاً لتطبيقات الطاقة العالية التردد. تم تطوير عشرة أجهزة واط على ترددات في نطاق التردد المنخفض للغاية (UHF). هناك مزايا مهمة أخرى لـ VMOS FETs. لديهم معامل درجة حرارة سلبية لمنع هارب الحرارية. كما أنها تظهر انخفاض التسرب الحالي. إنها قادرة على تحقيق سرعة تبديل عالية. يمكن تصنيع ترانزستورات VMOS بحيث يكون لها مسافات متساوية بين منحنياتها المميزة لزيادة مساوية لجهد البوابة ، بحيث يمكن استخدامها مثل ترانزستورات الوصلات ثنائية القطب للمكبرات الخطية ذات القدرة العالية.
الشكل 47 - بناء VMOS
11.3 أجهزة MOS الأخرى
نوع آخر من جهاز MOS هو ملفقة عملية منتشرة مزدوجة FET اتصلت في بعض الأحيان هذه المنظمات. يتمتع هذا الجهاز بميزة تقليل طول القنوات ، وبالتالي توفير تبديد طاقة منخفض ممتاز وقدرة عالية السرعة.
يشار إلى تلفيق FET على جزر السيليكون الصغيرة على الركيزة من الياقوت نجدة. تتشكل جزر السيليكون عن طريق النقش على طبقة رقيقة من السيليكون تزرع على الركيزة الياقوتية. يوفر هذا النوع من التصنيع العزل بين جزر السيليكون ، مما يقلل بشكل كبير من السعة الطفيلية بين الأجهزة.
تتميز تقنية MOS بميزة صنع كل من المكثفات والمقاومات (باستخدام MOSFETs) في نفس الوقت مثل FET ، على الرغم من أن المكثفات ذات القيمة الكبيرة ليست ممكنة. باستخدام MOSFET المحسّن ، يتم إجراء مقاومة من طرفين ، وتتسبب بوابة MOSFET المتصلة بالصرف في تشغيل FET عند الضغط. يتم توصيل بوابة MOSFET بالصرف من خلال مصدر طاقة مما يؤدي إلى انحياز FET حيث ستعمل في منطقة المقاومة التي يتحكم فيها الجهد للخصائص. بهذه الطريقة ، يتم استبدال مقاومات تحميل التصريف بـ MOSFET بدلاً من المقاوم المودع وبالتالي توفير مساحة الرقاقة.
ملخص
كان الغرض من هذا الفصل هو تعريفك بتحليل وتصميم دارات مكبر الصوت باستخدام الترانزستورات ذات التأثير الميداني. FET يختلف تماما عن BJT. يتم التحكم في تشغيله بواسطة الجهد الكهربي على عكس BJT وهو جهاز يتم التحكم به حاليًا.
توازي نهجنا من فصول BJT. لقد بدأنا بفحص الظواهر الفيزيائية التي تحكم سلوك FET. في هذه العملية ، أكدنا على التباين بين FETs و BJTs. بدأنا دراستنا مع MOSFETs ثم حوّلنا انتباهنا إلى JFETs. كما قمنا بتطوير نماذج إشارة صغيرة لهذه الأجهزة الهامة. استخدمنا هذه النماذج لتحليل التكوينات المختلفة لمكبرات الصوت FET. بمجرد أن نعرف كيفية تحليل دوائر FET ، لجأنا إلى تصميمنا لتلبية المواصفات. درسنا أيضًا النماذج المستخدمة في برامج محاكاة الكمبيوتر.
نظرنا لفترة وجيزة إلى الطريقة التي يتم تصنيعها FETs كجزء من الدوائر المتكاملة. انتهى الفصل بمقدمة لأنواع أخرى من أجهزة FET ، بما في ذلك MESFET و VMOS.
