11. Egyéb eszközök
JELENLEG - 11. Egyéb eszközök
ELŐZŐ - 10. FET erősítő kialakítása
Egyéb eszközök
Más, a normál két- és három-végberendezések kiáramlását jelző eszközöket mutatunk be ebben a részben.
11.1 Metal Semiconductor Barrier Junction tranzisztor
A fém félvezető záró tranzisztor (MESFET) hasonló a FET-hez, azzal a különbséggel, hogy a csomópont egy fém félvezető akadály, mint a Schottky diódák esetében. A szilíciumból (Si) vagy a gallium-arzenidből (GaAs) készült FET-ek diffúz vagy ion implantált kapukkal vannak kialakítva. Ennek ellenére előnyös, ha a csatorna a Schottky barrier fém kapu használatával jár ntípusú és rövid csatornaszélességekre van szükség. A gallium-arzeniddel (GaAs) nehéz dolgozni, mégis jó Schottky-akadályokat képez, amelyek nagyfrekvenciás alkalmazásokban hasznosak, mert az elektronok gyorsabban haladnak a GaAs-ban, mint a Si-ben. A GaAs használata a MESFET-ekben olyan tranzisztort eredményez, amely jó teljesítményt mutat a mikrohullámú alkalmazásokban. A szilícium bipoláris tranzisztorhoz képest a GaAs MESFET-ek 4 GHz feletti bemeneti frekvenciákon jobb teljesítményt nyújtanak. Ezek a MESFET-ek nagy erősítést, alacsony zajszintet, nagy hatékonyságot, nagy bemeneti impedanciát és tulajdonságokat mutatnak, amelyek megakadályozzák a termikus elszökést. Mikrohullámú oszcillátorokban, erősítőkben, keverőkben és nagy sebességű kapcsoláshoz is használják őket. A GaAs MESFET-eket nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz használják.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Jelentős kutatási erőfeszítéseket tettek a szilárdtest-eszközök teljesítménynövelésére. Egy olyan terület, amely sok ígéretet mutatott, a MOSFET, ahol a vezetési csatornát úgy módosítják, hogy „V” -et formáljanak, nem pedig a hagyományos forrás-csatorna egyeneset. További félvezető réteg kerül hozzáadásra. A kifejezés VMOS abból a tényből származik, hogy a forrás és a lefolyó közötti áram függ a függőleges útvonaltól. A lefolyó most egy hozzáadott félvezető anyagon van elhelyezve, amint azt az 47 ábra mutatja. Ez lehetővé teszi, hogy a tranzisztor lefolyási területet egy hűtőbordával érintkezésbe hozzuk, hogy segítse a készülékben keletkező hő eloszlatását. A V-alakú kapu két függőleges MOSFET-et vezérel, az egyik a horony mindkét oldalán. A két S terminál párhuzamosításával az aktuális kapacitás megduplázható. A VMOS nem szimmetrikus, így az S és D terminálok nem cserélhetők fel, mint az alacsony teljesítményű MOS FET-ek esetében. A hagyományos FET-ek a milliamper nagyságrendű áramokra korlátozódnak, de a VMOS FET-ek az 100A áramtartományban működnek. Ez nagy teljesítményt nyújt a hagyományos FET-nél.
A VMOS eszköz megoldást kínál nagyfrekvenciás, nagy teljesítményű alkalmazásokhoz. Az alsó ultra-magas frekvenciájú (UHF) sávban tíz wattos eszközöket fejlesztettek ki. A VMOS FET-eknek egyéb fontos előnyei is vannak. Negatív hőmérsékleti együtthatójuk van, hogy megakadályozzák a hőtágulást. Szintén alacsony szivárgási áramot mutatnak. Magas kapcsolási sebességet tudnak elérni. A VMOS tranzisztorok egyenlő távolságra lehetnek a karakterisztikus görbék között a kapufeszültség egyenlő lépéseként, így a nagy teljesítményű lineáris erősítőkhez hasonlóan bipoláris összekötő tranzisztorokként használhatók.
47 ábra - VMOS konstrukció
11.3 Egyéb MOS eszközök
Egy másik típusú MOS eszköz a kettős diffúz eljárással előállított FET néha hívják DMOS. Ennek az eszköznek az az előnye, hogy csökkenti a csatornák hosszát, és így kiváló teljesítménycsökkenést és nagy sebességű képességet biztosít.
Néha a zafír szubsztrátján lévő kis szilícium-szigeteken egy FET-et gyártanak SOS. A szilícium szigeteit a zafír szubsztráton termesztett vékony szilíciumréteg öntésével képezzük. Ez a fajta gyártás szigetelést biztosít a szilícium-szigetek között, ezáltal jelentősen csökkenti a parazita kapacitást az eszközök között.
Az MOS technológiának az az előnye, hogy mind a kondenzátorok, mind az ellenállások (a MOSFET-eket használva) egyidejűleg készülnek a FET-tel, bár a nagy értékű kondenzátorok nem megvalósíthatók. Egy javító MOSFET használatával két végállású ellenállás keletkezik, és a lefolyóhoz csatlakoztatott MOSFET kapu megakadályozza a FET működését. A MOSFET-kapu egy áramforráson keresztül kapcsolódik a lefolyóhoz, ami a FET-et torzítja, ahol a jellemzők feszültségvezérelt ellenállási tartományában fog működni. Ily módon a leeresztő terhelés ellenállásokat egy MOSFET helyettesíti, nem pedig egy letétbe helyezett ellenállást, így megtakarítja a chip területet.
ÖSSZEFOGLALÓ
Ennek a fejezetnek az a célja, hogy bemutassa a terepi hatású tranzisztorokat használó erősítő áramkörök elemzését és tervezését. A FET teljesen eltér a BJT-től. Működését a BJT-vel ellentétes feszültség szabályozza, amely egy áramvezérelt eszköz.
Megközelítésünk párhuzamos volt a BJT fejezeteivel. A FET viselkedését szabályozó fizikai jelenségek vizsgálatával kezdtük. A folyamat során hangsúlyoztuk a FET és a BJT közötti kontrasztot. A MOSFET-ekkel kezdtük meg tanulmányunkat, majd a JFET-ekre fordítottuk a figyelmet. Ezekhez a fontos eszközökhöz kis jelmodelleket is fejlesztettünk. Ezeket a modelleket az FET erősítők különböző konfigurációinak elemzésére használtuk. Miután tudtuk, hogyan kell elemezni a FET áramköröket, figyelmünket a tervezésre fordítottuk, hogy megfeleljen a specifikációknak. Megvizsgáltuk a számítógépes szimulációs programok által használt modelleket is.
Röviden áttekintettük azt a módot, ahogyan az FET-ek az integrált áramkörök részeként készülnek. A fejezet a FET-eszközök más típusainak bemutatásával zárult le, beleértve a MESFET-et és a VMOS-t is.
