11. Drugi uređaji
STRUJA - 11. Ostali uređaji
PRETHODNA- 10. Dizajn FET pojačala
Drugi uređaji
U ovom odjeljku prikazani su i drugi uređaji koji su izdanak normalnih dvo- i tro-terminalnih uređaja.
11.1 metalni poluvodički pregradni tranzistor
Korištenje električnih romobila ističe tranzistor s metalnom poluvodičkom pregradom (MESFET) sličan je FET-u, osim što je spoj metalna poluprovodnička barijera, kao što je slučaj s Schottkyjevim diodama. FET-ovi izrađeni od silicija (Si) ili galij arsenida (GaAs) konstruirani su s difuznim ili ionski ugrađenim vratima. Međutim, postoje prednosti korištenja Schottky-jevih metalnih vrata kada je kanal n-tipa i kratke širine kanala su potrebne. S galij-arsenidom (GaAs) teško je raditi, ali on stvara dobre Schottkyjeve barijere korisne u visokofrekventnim aplikacijama jer elektroni putuju brže u GaAs-u nego u Si-u. Korištenje GaAs u MESFET-u rezultira tranzistorom koji pokazuje dobre performanse u primjenama mikrovalnih pećnica. U usporedbi sa silicijskim bipolarnim tranzistorima, GaAs MESFET-ovi imaju bolje performanse na ulaznim frekvencijama iznad 4 GHz. Ovi MESFET-ovi pokazuju veliko pojačanje, nisku razinu buke, visoku učinkovitost, visoku ulaznu impedansu i svojstva koja sprečavaju toplinsko odbjegavanje. Koriste se u mikrovalnim oscilatorima, pojačalima, mješalicama, a također i za velike brzine prebacivanja. GaAs MESFET-ovi koriste se za visokofrekventne aplikacije.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Značajni istraživački napori primijenjeni su na povećanju energetske sposobnosti SSD uređaja. Područje koje je pokazalo mnogo obećanja je MOSFET gdje je vodljivi kanal modificiran tako da tvori "V", a ne uobičajena ravna linija odvoda do odvoda. Dodaje se dodatni poluvodički sloj. Uvjet VMOS proizlazi iz činjenice da struja između izvora i odvoda slijedi vertikalnu stazu zbog konstrukcije. Odvod se sada nalazi na komadu dodanog poluvodičkog materijala, kao što je prikazano na slici 47. To omogućuje da se područje odvoda tranzistora stavi u kontakt s hladnjakom kako bi se olakšalo rasipanje topline koja se generira u uređaju. Vrata u obliku slova V kontroliraju dva vertikalna MOSFET-a, po jedan na svakoj strani ureza. Paralelno s dva S terminala, trenutni kapacitet se može udvostručiti. VMOS je nesimetričan tako da se S i D terminali ne mogu mijenjati kao što je slučaj kod MOS FET-ova male snage. Konvencionalni FET-ovi ograničeni su na struje reda miliampera, ali VMOS FET-ovi su dostupni za rad u rasponu struja 100A. To osigurava veliko poboljšanje snage nad konvencionalnim FET-om.
VMOS uređaj može pružiti rješenje visokofrekventnim aplikacijama velike snage. Uređaji s deset vata razvijeni su na frekvencijama u donjem ultra-visokom frekvencijskom opsegu (UHF). Postoje i druge važne prednosti VMOS FET-ova. Oni imaju negativan temperaturni koeficijent kako bi se spriječilo toplinsko odbijanje. Također pokazuju nisku struju curenja. Mogu postići visoku brzinu prebacivanja. VMOS tranzistori mogu biti napravljeni tako da imaju jednake razmake svojih karakterističnih krivulja za jednake povećanja napona vrata, tako da se mogu koristiti kao bipolarni tranzistori za linearna pojačala velike snage.
Slika 47 - VMOS konstrukcija
11.3 Ostali MOS uređaji
Druga vrsta MOS uređaja je a dvostruko difuzni proces proizveden FET ponekad se naziva UUD, Ovaj uređaj ima prednost smanjenja duljine kanala, čime se osigurava izvanredno rasipanje male snage i visoka brzina.
Izrada FET-a na malim silicijskim otocima na supstratu od safira ponekad se naziva kao SOS, Otoci silikona nastaju nagrizanjem tankog sloja silicija uzgojenog na safirnom supstratu. Ova vrsta izrade osigurava izolaciju između otoka silicija, čime se uvelike smanjuje parazitski kapacitet između uređaja.
MOS tehnologija ima prednost u tome što su i kondenzatori i otpornici (pomoću MOSFET-a) izrađeni u isto vrijeme kao i FET, iako veliki kapacitivni kondenzatori nisu izvedivi. Pomoću MOSFET-a za poboljšanje, napravljen je otpor na dva terminala i MOSFET vrata spojena na odvod uzrokuju da FET radi na pinch-off. MOSFET vrata spojena su na odvod kroz izvor napajanja koji uzrokuje da FET bude pristran tamo gdje će raditi u području napona kontroliranog otpora karakteristika. Na taj način, otpornici odvodnog opterećenja zamjenjuju MOSFET, a ne deponirani otpornik, čime se štedi površina čipa.
SAŽETAK
Svrha ovog poglavlja bila je upoznati vas s analizom i dizajnom krugova pojačala pomoću tranzistora s efektom polja. FET se prilično razlikuje od BJT-a. Njezin rad kontrolira napon suprotan od BJT-a, koji je strujni uređaj.
Naš pristup usporedio je s onim u poglavljima BJT-a. Počeli smo s ispitivanjem fizičkih pojava koje upravljaju FET ponašanjem. U tom smo procesu naglasili kontrast između FET-a i BJT-a. Počeli smo studij s MOSFET-ovima, a zatim smo usmjerili pozornost na JFET-ove. Također smo razvili male signalne modele za ove važne uređaje. Te smo modele koristili za analizu različitih konfiguracija FET pojačala. Kada smo znali analizirati FET sklopove, skrenuli smo pozornost na dizajn koji zadovoljava specifikacije. Također smo ispitali modele koje koriste programi računalne simulacije.
Ukratko smo pogledali način na koji se FET-i izrađuju kao dio integriranih krugova. Poglavlje je zaključeno uvodom u druge vrste FET uređaja, uključujući MESFET i VMOS.
