11. Otros dispositivos
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Otros dispositivos
En esta sección se presentan otros dispositivos que son una consecuencia de los dispositivos normales de dos y tres terminales.
Transistor de la unión de la barrera del semiconductor del metal 11.1
La barrera de metal semiconductor transistor unión (MESFET) es similar a un FET, excepto que la unión es una barrera de semiconductor de metal, como ocurre con los diodos de Schottky. Los FET hechos de silicio (Si) o arseniuro de galio (GaAs) se construyen con puertas difusas o implantadas con iones. Sin embargo, hay ventajas en el uso de una barrera metálica Schottky cuando el canal está n-se necesitan anchos de canal de tipo y corto. Es difícil trabajar con arseniuro de galio (GaAs), sin embargo, hace buenas barreras Schottky que son útiles en aplicaciones de alta frecuencia porque los electrones viajan más rápido en GaAs que en Si. El uso de GaAs en MESFET da como resultado un transistor que presenta un buen rendimiento en aplicaciones de microondas. En comparación con el transistor bipolar de silicio, los MESFET de GaAs tienen un mejor rendimiento a frecuencias de entrada superiores a 4 GHz. Estos MESFET exhiben alta ganancia, bajo nivel de ruido, alta eficiencia, alta impedancia de entrada y propiedades que evitan la fuga térmica. Se utilizan en osciladores de microondas, amplificadores, mezcladores y también para conmutación de alta velocidad. Los MESFET de GaAs se utilizan para aplicaciones de alta frecuencia.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Se ha realizado un esfuerzo de investigación considerable para aumentar la capacidad de potencia de los dispositivos de estado sólido. Un área que ha demostrado ser muy prometedora es el MOSFET, donde el canal de conducción se modifica para formar una "V" en lugar de la línea recta convencional de fuente a drenaje. Se agrega una capa semiconductora adicional. El termino VMOS se deriva del hecho de que la corriente entre la fuente y el drenaje sigue un camino vertical debido a la construcción. El drenaje ahora está ubicado en una pieza de material semiconductor agregado, como se ilustra en la Figura 47. Esto permite que el área de drenaje del transistor se ponga en contacto con un disipador de calor para ayudar a disipar el calor generado en el dispositivo. La puerta en forma de V controla dos MOSFET verticales, uno a cada lado de la muesca. Al paralizar los dos terminales S, la capacidad actual se puede duplicar. VMOS es asimétrico, por lo que los terminales S y D no pueden intercambiarse, como es el caso de los FET de MOS de baja potencia. Los FET convencionales están limitados a corrientes del orden de miliamperios, pero los FET de VMOS están disponibles para operar en el rango de corriente de 100A. Esto proporciona una gran mejora en el poder sobre el FET convencional.
El dispositivo VMOS puede proporcionar una solución para aplicaciones de alta frecuencia y alta potencia. Se han desarrollado dispositivos de diez vatios a frecuencias en la banda de frecuencia ultraalta (UHF) más baja. Hay otras ventajas importantes de VMOS FETs. Tienen un coeficiente de temperatura negativo para evitar el desbordamiento térmico. También exhiben baja corriente de fuga. Son capaces de lograr una alta velocidad de conmutación. Se puede hacer que los transistores VMOS tengan el mismo espaciado de sus curvas características para incrementos iguales de voltaje de compuerta, por lo que pueden usarse como transistores de unión bipolar para amplificadores lineales de alta potencia.
Figura 47 - Construcción VMOS
Otros dispositivos MOS 11.3
Otro tipo de dispositivo MOS es un Proceso de doble difusión fabricado FET aveces llamado DMOS. Este dispositivo tiene la ventaja de disminuir la longitud de los canales, proporcionando así una excelente disipación de baja potencia y capacidad de alta velocidad.
La fabricación de un FET en pequeñas islas de silicio sobre un sustrato de zafiro a veces se denomina llamada de socorro. Las islas de silicio se forman al grabar una capa delgada de silicio que crece en el sustrato de zafiro. Este tipo de fabricación proporciona aislamiento entre las islas de silicio, lo que reduce considerablemente la capacitancia parásita entre dispositivos.
La tecnología MOS tiene la ventaja de que tanto los capacitores como las resistencias (que usan MOSFET) se hacen al mismo tiempo que el FET, aunque los capacitores de gran valor no son factibles. Usando un MOSFET de mejora, se hace una resistencia de dos terminales y la compuerta MOSFET conectada al drenaje hace que el FET opere en el pinch-off. La compuerta MOSFET está conectada al drenaje a través de una fuente de alimentación, lo que hace que el FET se desvíe hacia donde operará en la región de resistencia controlada por voltaje de las características. De esta manera, las resistencias de carga de drenaje se reemplazan por un MOSFET en lugar de una resistencia depositada, lo que ahorra área de viruta.
RESUMEN
El propósito de este capítulo fue presentarle el análisis y diseño de los circuitos de amplificadores utilizando transistores de efecto de campo. El FET es bastante diferente del BJT. Su funcionamiento está controlado por un voltaje en contraste con el BJT que es un dispositivo controlado por corriente.
Nuestro enfoque fue paralelo al de los capítulos de BJT. Comenzamos con un examen de los fenómenos físicos que gobiernan el comportamiento FET. En el proceso, enfatizamos el contraste entre los FET y los BJT. Comenzamos nuestro estudio con MOSFET y luego dirigimos nuestra atención a los JFET. También desarrollamos modelos de pequeña señal para estos importantes dispositivos. Utilizamos esos modelos para analizar las diversas configuraciones de los amplificadores FET. Una vez que supimos cómo analizar los circuitos FET, dirigimos nuestra atención al diseño para cumplir con las especificaciones. También examinamos los modelos utilizados por los programas de simulación por computadora.
Analizamos brevemente la manera en que se fabrican los FET como parte de los circuitos integrados. El capítulo concluyó con una introducción a otros tipos de dispositivos FET, incluidos MESFET y VMOS.
