11. Altres dispositius
ACTUAL - 11. Altres dispositius
ANTERIOR- 10. Disseny d'amplificador FET
Altres dispositius
En aquesta secció es presenten altres dispositius que són un resultat dels dispositius normals de dos i tres terminals.
Transistor de connexió de barrera 11.1 Metal Semiconductor
El transistor de connexió de barrera semiconductor metàl·lic (MESFET) és similar a un FET, excepte que la unió és una barrera semiconductora metàl·lica, com és el cas dels díodes Schottky. Els FET fabricats amb silici (Si) o arseniuro de gal (GaAs) es construeixen amb portes difoses o implantades per ions. No obstant això, hi ha avantatges d’utilitzar una porta metàl.lica de barrera Schottky quan el canal és nEs necessiten amplades de canal curtes i de tipus. És difícil treballar amb l’arsenur de gal·li (GaAs), però crea bones barreres de Schottky que són útils en aplicacions d’alta freqüència perquè els electrons viatgen més ràpidament en GaAs que en Si. L’ús de GaAs a MESFET dóna lloc a un transistor que presenta un bon rendiment en aplicacions de microones. En comparació amb el transistor bipolar de silici, els MESFET GaAs tenen un millor rendiment a freqüències d’entrada superiors a 4 GHz. Aquests MESFET presenten guanys elevats, baix soroll, alta eficiència, alta impedància d’entrada i propietats que eviten l’escapament tèrmic. S'utilitzen en oscil·ladors de microones, amplificadors, mescladors i també per a commutació d'alta velocitat. Els MESFET GaAs s’utilitzen per a aplicacions d’alta freqüència.
VMOSFET 11.2 (VMOS)
S’ha aplicat un esforç de recerca considerable per augmentar la capacitat de potència dels dispositius d’estat sòlid. Una àrea que ha demostrat molta promesa és el MOSFET on el canal de conducció es modifica per formar una "V" en lloc de la línia recta convencional de sortida a drenatge. S'afegeix una capa de semiconductor addicional. El terme VMOS es deriva del fet que el corrent entre la font i el drenatge segueix un camí vertical a causa de la construcció. El desguàs es troba ara en un tros de material semiconductor afegit, com es mostra a la figura 47. Això permet que la zona de drenatge del transistor es posi en contacte amb un dissipador de calor per ajudar a dissipar la calor generada al dispositiu. La porta en forma de V controla dos MOSFET verticals, un a cada costat de l'osca. En paral·lelitzar els dos terminals S, es pot duplicar la capacitat actual. El VMOS no és simètric, de manera que els terminals S i D no es poden intercanviar, com és el cas en FET MOS de baixa potència. Els FET convencionals es limiten als corrents de l’ordre dels miliamperis, però els FET de VMOS estan disponibles per al funcionament en el rang de corrent 100A. Això proporciona una gran millora del poder sobre l’FET convencional.
El dispositiu VMOS pot proporcionar una solució a aplicacions d'alta freqüència i alta potència. S'han desenvolupat deu dispositius de watt a freqüències de la banda inferior d’alta freqüència (UHF). Hi ha altres avantatges importants dels FET VMOS. Tenen un coeficient de temperatura negatiu per evitar la fugida tèrmica. També presenten baixos corrents de fuga. Són capaços d’aconseguir una alta velocitat de commutació. Els transistors VMOS es poden fer per tenir un espaiat igual de les seves corbes característiques per increments iguals de la tensió de la porta, de manera que es poden utilitzar com a transistors de connexió bipolar per a amplificadors lineals d'alta potència.
Figura 47 - Construcció VMOS
11.3 Altres dispositius MOS
Un altre tipus de dispositiu MOS és un Procés FET de doble difusió de vegades anomenat DMOS. Aquest dispositiu té l’avantatge de disminuir la longitud dels canals, proporcionant així una excel·lent dissipació de baixa potència i capacitat d’alta velocitat.
A vegades es fa referència a la fabricació d 'un FET en petites illes de silici sobre un substrat de safir SOS. Les illes de silici es formen gravant una fina capa de silici cultivada al substrat de safir. Aquest tipus de fabricació proporciona aïllament entre les illes de silici, cosa que redueix considerablement la capacitat parasitària entre els dispositius.
La tecnologia MOS té l'avantatge que tant els condensadors com les resistències (utilitzant MOSFET) es fan al mateix temps que el FET, encara que els condensadors de gran valor no són factibles. Utilitzant un MOSFET de millora, es fa una resistència de dos terminals i la porta MOSFET connectada al desguàs provoca que el FET funcioni amb pinch-off. La porta MOSFET està connectada a la xarxa de drenatge a través d’una font d’energia que fa que la FET sigui esbiaixada on funcioni a la regió de resistència controlada per voltatge de les característiques. D'aquesta manera, es substitueixen les resistències de càrrega de drenatge per un MOSFET en lloc d'una resistència dipositada i, per tant, estalviant àrea de xips.
RESUM
El propòsit d’aquest capítol va ser presentar-vos l’anàlisi i el disseny de circuits amplificadors mitjançant transistors d’efecte de camp. El FET és molt diferent del BJT. El seu funcionament es controla mitjançant un voltatge que contrasta amb el BJT que és un dispositiu controlat per corrent.
El nostre enfocament va coincidir amb el dels capítols BJT. Vam començar amb un examen dels fenòmens físics que regeixen el comportament FET. En el procés, vam posar èmfasi en el contrast entre FET i BJT. Vam començar el nostre estudi amb MOSFET i després vam estar atents a JFET. També hem desenvolupat models de senyalització petita per a aquests importants dispositius. Hem utilitzat aquests models per analitzar les diferents configuracions dels amplificadors FET. Una vegada que sabíem analitzar els circuits FET, vam girar la nostra atenció cap al disseny per complir les especificacions. També vam examinar els models utilitzats per programes de simulació per ordinador.
Vam examinar breument la manera en què es fabriquen els FET com a part dels circuits integrats. El capítol va finalitzar amb una introducció a altres tipus de dispositius FET, incloent el MESFET i el VMOS.
