11. Další zařízení
AKTUÁLNÍ - 11. Další zařízení
PREVIOUS- 10. Návrh zesilovače FET
Další zařízení
V této části jsou uvedena další zařízení, která jsou výsledkem normálních dvou a tří koncových zařízení.
11.1 Metal Semiconductor Bariérový spojovací tranzistor
Projekt tranzistor tranzistoru s kovovými polovodiči (MESFET) je podobný FET, kromě toho, že křižovatka je kovová polovodičová bariéra, hodně jak je tomu u Schottkyho diod. FETy vyrobené z křemíku (Si) nebo arzenidu galia (GaAs) jsou konstruovány s difuzními nebo iontově implantovanými branami. Nicméně, existují výhody použití Schottkyho bariéry kovové brány, když je kanál n-typ a krátké šířky kanálu jsou potřeba. S arsenidem galia (GaAs) je obtížné pracovat, přesto vytváří dobré Schottkyho bariéry, které jsou užitečné ve vysokofrekvenčních aplikacích, protože elektrony cestují rychleji v GaAs než v Si. Použití GaAs v MESFETech vede k tranzistoru, který vykazuje dobrý výkon v mikrovlnných aplikacích. Ve srovnání s křemíkovým bipolárním tranzistorem mají GaAs MESFET lepší výkon při vstupních frekvencích nad 4 GHz. Tyto MESFETy vykazují vysoký zisk, nízkou hlučnost, vysokou účinnost, vysokou vstupní impedanci a vlastnosti, které zabraňují tepelnému úniku. Používají se v mikrovlnných oscilátorech, zesilovačích, mixážních pultech a také pro vysokorychlostní spínání. GaAs MESFET se používají pro vysokofrekvenční aplikace.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Ke zvýšení schopnosti napájení polovodičových zařízení bylo vynaloženo značné výzkumné úsilí. Oblast, která se ukázala jako velmi slibná, je MOSFET, kde je vodivý kanál upraven tak, aby tvořil „V“, spíše než konvenční přímku od zdroje k odtoku. Přidá se další polovodičová vrstva. Termín VMOS je odvozen ze skutečnosti, že proud mezi zdrojem a odtokem následuje konstrukci. Odtok je nyní umístěn na kusu přidaného polovodičového materiálu, jak je znázorněno na obrázku 47. To umožňuje umístit tranzistorový odtokový prostor do kontaktu s chladičem, aby se napomohlo rozptýlení tepla generovaného v zařízení. V-brána ovládá dva vertikální MOSFETy, jeden na každé straně zářezu. Paralelizací obou svorek S lze současnou kapacitu zdvojnásobit. VMOS je nesymetrický, takže svorky S a D nemohou být zaměňovány stejně jako u nízkonapěťových MOS FETů. Konvenční FETy jsou omezeny na proudy řádu miliampérů, ale VMOS FETs jsou k dispozici pro provoz v proudovém rozsahu 100A. To poskytuje velké zlepšení výkonu oproti konvenčnímu FET.
Zařízení VMOS může poskytnout řešení pro vysokofrekvenční, vysoce výkonné aplikace. Deset wattových zařízení bylo vyvinuto na frekvencích v pásmu UHF. Existují i další důležité výhody FET VMOS. Mají negativní teplotní koeficient, který zabraňuje tepelnému úniku. Také vykazují nízký svodový proud. Jsou schopny dosáhnout vysoké spínací rychlosti. Tranzistory VMOS mohou být vytvořeny tak, aby měly stejné rozteče charakteristických křivek pro stejné přírůstky napětí hradla, takže mohou být použity jako tranzistory s bipolárním spojením pro lineární zesilovače s vysokým výkonem.
Obrázek 47 - VMOS konstrukce
11.3 Ostatní zařízení MOS
Dalším typem MOS zařízení je dvoufázově zpracovaný FET někdy volal DMOS. Toto zařízení má tu výhodu, že snižuje délku kanálů, čímž poskytuje vynikající nízký výkon a vysokou rychlost.
Výroba FET na malých křemíkových ostrovech na substrátu ze safíru je někdy označována jako SOS. Ostrovy křemíku jsou tvořeny leptáním tenké vrstvy křemíku pěstovaného na safírovém substrátu. Tento typ výroby poskytuje izolaci mezi ostrovy křemíku, čímž výrazně snižuje parazitní kapacitu mezi zařízeními.
MOS technologie má tu výhodu, že jak kondenzátory, tak i rezistory (pomocí MOSFETů) jsou vyráběny ve stejnou dobu jako FET, i když kondenzátory s velkou hodnotou nejsou proveditelné. Použitím vylepšení MOSFET se vytvoří dvou-koncový odpor a MOSFET brána připojená k odtoku způsobí, že FET bude pracovat při odpojení. Brána MOSFET je připojena k odtoku přes zdroj energie, což způsobuje, že FET je předpětí, kde bude pracovat v oblasti odporu řízené napětím. Tímto způsobem jsou odpory odvodňovací zátěže nahrazeny spíše MOSFET než uloženým odporem, čímž se šetří oblast čipu.
SHRNUTÍ
Cílem této kapitoly bylo seznámit vás s analýzou a návrhem zesilovacích obvodů pomocí tranzistorů s efektem pole. FET je zcela odlišný od BJT. Jeho provoz je řízen napětím, které je v kontrastu s BJT, což je zařízení ovládané proudem.
Náš přístup byl obdobný jako v kapitolách BJT. Začali jsme zkoumáním fyzikálních jevů, které řídí chování FET. V tomto procesu jsme zdůraznili kontrast mezi FET a BJT. Začali jsme studovat s MOSFETy a pak jsme se zaměřili na JFETy. Pro tyto důležité přístroje jsme také vyvinuli modely s malým signálem. Tyto modely jsme použili k analýze různých konfigurací zesilovačů FET. Jakmile jsme věděli, jak analyzovat obvody FET, obrátili jsme naši pozornost na design, abychom splnili specifikace. Dále jsme zkoumali modely používané v počítačových simulačních programech.
Krátce jsme se podívali na způsob, jakým jsou FETy vyráběny jako součást integrovaných obvodů. Kapitola byla zakončena úvodem do dalších typů FET zařízení, včetně MESFET a VMOS.
