11. Muut laitteet

Muut laitteet

Muita laitteita, jotka ovat tavallisten kahden ja kolmen päätelaitteen kasvua, on esitetty tässä osassa.

11.1 Metal Semiconductor Barrier Junction Transistori

- metalli- puolijohdeesteiden liitos transistori (MESFET) on samanlainen kuin FET, paitsi että liitos on metalli- puolijohdeestettä, kuten Schottky-diodien tapauksessa. Piin (Si) tai gallium-arseenin (GaAs) FETit on rakennettu diffusoiduilla tai ioni-implantoiduilla portteilla. On kuitenkin etuja Schottky-estemetallin portin käyttämiselle, kun kanava on n-tyyppiä ja lyhyitä kanavanleveyksiä tarvitaan. Galliumarsenidin (GaAs) kanssa on vaikea työskennellä, mutta se muodostaa hyviä Schottky-esteitä, jotka ovat hyödyllisiä suurtaajuussovelluksissa, koska elektronit kulkevat nopeammin GaAs: ssä kuin Si: ssä. GaAs: n käyttö MESFETissä johtaa transistoriin, jolla on hyvä suorituskyky mikroaaltosovelluksissa. Piibipolaariseen transistoriin verrattuna GaAs MESFET -laitteiden suorituskyky on parempi kuin 4 GHz: n tulotaajuuksilla. Näillä MESFET-laitteilla on korkea vahvistus, matala melutaso, korkea hyötysuhde, korkea tuloimpedanssi ja ominaisuudet, jotka estävät lämpörauman. Niitä käytetään mikroaaltouunioskillaattoreissa, vahvistimissa, sekoittimissa ja myös suurten nopeuksien kytkentässä. GaAs MESFET -laitteita käytetään suurtaajuussovelluksiin.

11.2 VMOSFET (VMOS)

Puolijohdelaitteiden tehokyvyn lisäämiseksi on käytetty huomattavaa tutkimustyötä. Alue, joka on osoittanut paljon lupauksia, on MOSFET, jossa johtokanavaa modifioidaan muodostamaan "V" eikä tavanomainen lähde-valua-suora viiva. Lisätään puolijohdekerros. Termi VMOS johtuu siitä, että lähde- ja tyhjennysvirta seuraa rakenteeltaan johtuvaa pystysuoraa polkua. Tyhjennys sijaitsee nyt lisättyyn puolijohdemateriaaliin, kuten kuviossa 47 on esitetty. Tämä sallii transistorin tyhjennysalueen sijoittamisen kosketukseen jäähdytyselementin kanssa laitteessa tuotetun lämmön hajottamiseksi. V-muotoinen portti ohjaa kahta pystysuoraa MOSFETiä, yksi loven kummallakin puolella. Kahden S-liitännän paralleelilla nykyinen kapasiteetti voidaan kaksinkertaistaa. VMOS on epäsymmetrinen, joten S- ja D-liittimiä ei voida vaihtaa, kuten pienitehoisissa MOS-FET-laitteissa. Tavanomaiset FET: t ovat rajoitettuja milliampeerien suuruisiin virtoihin, mutta VMOS FET: t ovat käytettävissä 100A-virran alueella. Tämä parantaa tehoa tavanomaisessa FET: ssä.

VMOS-laite voi tarjota ratkaisun suurtaajuuksisille, suuritehoisille sovelluksille. Alhaisessa ultraäänitaajuuskaistassa (UHF) on kehitetty kymmenen wattilaitetta. VMOS FET: illä on muitakin tärkeitä etuja. Niillä on negatiivinen lämpötila- kerroin lämpöpurkauksen estämiseksi. Niillä on myös alhainen vuotovirta. Ne kykenevät saavuttamaan suuren kytkentänopeuden. VMOS-transistoreilla voidaan tehdä samanlaiset välimatka ominaiskäyrillään yhtä suuria porttijännitteen lisäyksiä varten, joten niitä voidaan käyttää kuten bipolaarisia liitäntätransistoreja suuritehoisissa lineaarisissa vahvistimissa.

VMOS-rakenne

Kuva 47 - VMOS-rakenne

11.3 Muut MOS-laitteet

Toinen MOS-laitteen tyyppi on a kaksoishajotettu prosessi valmistettu FET joskus kutsutaan DMOS. Tällä laitteella on se etu, että se pienentää kanavien pituutta ja tarjoaa siten erinomaisen pienen tehon hajaantumisen ja nopean nopeuden.

FET: n valmistamista pienillä piikierteillä safiirialustalla kutsutaan joskus nimellä SOS. Piin saaret muodostetaan syövyttämällä ohut kerros piitä, joka on kasvatettu safiirialustalla. Tämäntyyppinen valmistus tuottaa eristystä piin saarten välillä, mikä vähentää merkittävästi loisten kapasitanssia laitteiden välillä.

MOS-teknologialla on se etu, että sekä kondensaattorit että vastukset (käyttäen MOSFETiä) tehdään samanaikaisesti FET: n kanssa, vaikka suuriarvoiset kondensaattorit eivät ole toteutettavissa. Lisälaitteella MOSFET tehdään kaksiterminen vastus ja viemäriin kytketty MOSFET-portti saa FET: n toimimaan puristuksessa. MOSFET-portti on liitetty viemäriin teholähteen kautta, mikä aiheuttaa FET: n esijännitteen, jossa se toimii ominaisuuksien jänniteohjattuun vastusalueeseen. Tällä tavoin vedenpoistokuormitusvastukset korvataan MOSFET: llä eikä tallennetulla vastuksella, mikä säästää sirualuetta.

YHTEENVETO

Tämän luvun tarkoituksena oli tuoda esiin kenttätransistoreita käyttävien vahvistinpiirien analysointi ja suunnittelu. FET on aivan erilainen kuin BJT. Sen toimintaa ohjataan jännitteellä, joka on vastakkainen BJT: n kanssa, joka on virran ohjaama laite.

Lähestymistapamme rinnastettiin BJT: n lukuihin. Aloitimme FET-käyttäytymistä säätelevien fyysisten ilmiöiden tarkastelulla. Prosessissa korostimme FET: ien ja BJT: n välistä kontrastia. Aloitimme tutkimuksemme MOSFETin kanssa ja käänsimme sitten huomioni JFETiin. Lisäksi kehitimme pienimuotoisia malleja näille tärkeille laitteille. Käytimme näitä malleja FET-vahvistimien eri kokoonpanojen analysointiin. Kun tiesimme FET-piirien analysoinnin, kiinnitimme huomiota suunnitteluun vastaamaan eritelmiä. Tutkimme myös malleja, joita tietokoneiden simulointiohjelmat käyttivät.

Tarkastelimme lyhyesti tapaa, jolla FETit valmistetaan osana integroituja piirejä. Luvussa päädyttiin esittelyyn muun tyyppisiin FET-laitteisiin, mukaan lukien MESFET ja VMOS.