11. Ostali uređaji
STRUJA - 11. Ostali uređaji
PREVIOUS- 10. Dizajn FET pojačala
Ostali uređaji
U ovom odeljku prikazani su i drugi uređaji koji su izdanak normalnih dvo- i tro-terminalnih uređaja.
11.1 Metal Semiconductor Barrier Junction Tranzistor
The tranzistor sa metalnim poluvodičkim pregradama (MESFET) je sličan FET-u, osim što je spoj metalna poluprovodnička barijera, kao što je slučaj sa Schottky-jevim diodama. FET-ovi napravljeni od silicija (Si) ili galijum arsenida (GaAs) konstruisani su sa difuznim ili jonskim implantiranim vratima. Međutim, postoje prednosti korišćenja Schottky-jeve metalne kapije kada je kanal n-tipske i kratke širine kanala su potrebne. S galijumovim arsenidom (GaAs) teško je raditi, ali on stvara dobre Schottkyjeve barijere korisne u visokofrekventnim aplikacijama, jer elektroni putuju brže u GaAs nego u Si. Korištenje GaAs u MESFET-u rezultira tranzistorom koji pokazuje dobre performanse u mikrotalasnim aplikacijama. U usporedbi sa silicijskim bipolarnim tranzistorima, GaAs MESFET-ovi imaju bolje performanse na ulaznim frekvencijama iznad 4 GHz. Ovi MESFET-ovi pokazuju veliko pojačanje, nizak nivo buke, visoku efikasnost, visoku ulaznu impedansu i svojstva koja sprečavaju termički odvod. Koriste se u mikrotalasnim oscilatorima, pojačalima, mikserima, kao i za velike brzine prebacivanja. GaAs MESFET-ovi se koriste za visokofrekventne aplikacije.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Uloženi su značajni istraživački napori za povećanje energetske sposobnosti SSD uređaja. Područje koje je pokazalo mnogo obećanja je MOSFET gdje je provodni kanal modifikovan da formira „V“, a ne uobičajena prava linija odvoda do odvoda. Dodaje se dodatni poluvodički sloj. Pojam VMOS proizlazi iz činjenice da struja između izvora i odvoda slijedi vertikalnu stazu zbog konstrukcije. Odvod se sada nalazi na komadu dodatog poluprovodničkog materijala, kao što je prikazano na slici 47. Ovo omogućava da se područje odvoda tranzistora stavi u kontakt sa hladnjakom kako bi se olakšalo rasipanje toplote koja se generiše u uređaju. Vrata u obliku slova V kontrolišu dva vertikalna MOSFET-a, po jedan na svakoj strani ureza. Paraleliranjem dva S terminala, trenutni kapacitet se može udvostručiti. VMOS je nesimetričan tako da se S i D terminali ne mogu zamijeniti kao u slučaju MOS FET-ova male snage. Konvencionalni FET-ovi su ograničeni na struje reda milijampera, ali VMOS FET-ovi su dostupni za rad u 100A strujnom opsegu. Ovo pruža veliko poboljšanje u moći nad konvencionalnim FET-om.
VMOS uređaj može pružiti rješenje za aplikacije visoke frekvencije i velike snage. Uređaji sa deset vata razvijeni su na frekvencijama u donjem ultra-visokom frekventnom opsegu (UHF). Postoje i druge važne prednosti VMOS FET-a. Oni imaju negativan temperaturni koeficijent kako bi se spriječila toplinska odbojnost. Takođe pokazuju nisku struju curenja. Oni su sposobni za postizanje visoke brzine prebacivanja. VMOS tranzistori mogu biti napravljeni tako da imaju jednaki razmak između njihovih karakterističnih krivulja za jednake priraste napona vrata, tako da se mogu koristiti kao bipolarni tranzistori za linearna pojačala velike snage.
Slika 47 - VMOS konstrukcija
11.3 Ostali MOS uređaji
Drugi tip MOS uređaja je a dvostruko difuzni proces proizveden FET ponekad se zove DMOS. Ovaj uređaj ima prednost smanjenja dužine kanala, čime se osigurava odlična disipacija male snage i velika brzina.
Izrada FET-a na malim silicijumskim ostrvima na supstratu od safira ponekad se naziva SOS. Ostaci silikona nastaju nagrizanjem tankog sloja silikona koji se uzgaja na safirnoj podlozi. Ova vrsta izrade obezbeđuje izolaciju između ostataka silicija, čime se znatno smanjuje parazitski kapacitet između uređaja.
MOS tehnologija ima prednost da su i kondenzatori i otpornici (koristeći MOSFET) napravljeni u isto vrijeme kao i FET, iako veliki kondenzatori nisu izvedivi. Koristeći MOSFET za poboljšanje, napravljen je otpor na dva terminala i MOSFET vrata povezana na odvod uzrokuju da FET radi na isključivanju. MOSFET kapija je povezana sa odvodom preko izvora napajanja, što uzrokuje da FET bude pristran tamo gdje će raditi u naponskom području otpornosti karakteristika. Na ovaj način, otpornici odvodnog opterećenja se zamjenjuju MOSFET-om, a ne deponiranim otpornikom čime se štedi površina čipa.
SAŽETAK
Svrha ovog poglavlja bila je da vas upozna sa analizom i projektovanjem krugova pojačala pomoću tranzistora sa efektom polja. FET se prilično razlikuje od BJT-a. Njegov rad se kontrolira naponom koji je u suprotnosti sa BJT koji je strujni uređaj.
Naš pristup uporedio se sa onim u poglavljima BJT-a. Počeli smo sa ispitivanjem fizičkih pojava koje regulišu FET ponašanje. U tom procesu smo naglasili kontrast između FET-a i BJT-a. Počeli smo našu studiju sa MOSFET-ovima, a zatim smo skrenuli pažnju na JFET-ove. Takođe smo razvili male signalne modele za ove važne uređaje. Ove modele smo koristili za analizu različitih konfiguracija FET pojačala. Kada smo znali kako da analiziramo FET sklopove, skrenuli smo pažnju na dizajn koji zadovoljava specifikacije. Takođe smo ispitali modele koje koriste programi računarske simulacije.
Ukratko smo pogledali način na koji su FET-ovi proizvedeni kao dio integriranih krugova. Poglavlje je završeno uvodom u druge tipove FET uređaja, uključujući MESFET i VMOS.
