Andere apparaten

Andere apparaten die een uitgroei zijn van de normale twee- en drie-terminal apparaten worden in deze sectie gepresenteerd.

11.1 Metal Semiconductor Barrier Junction Transistor

De metalen halfgeleider barrière junctie transistor (MESFET) is vergelijkbaar met een FET, behalve dat de junctie een metalen halfgeleiderbarrière is, net zoals het geval is met Schottky-diodes. FET's gemaakt van silicium (Si) of galliumarsenide (GaAs) zijn geconstrueerd met diffuse of ion-geïmplanteerde poorten. Er zijn echter voordelen bij het gebruik van een Schottky barrière metalen poort wanneer het kanaal is n-type en korte kanaalbreedtes zijn nodig. Galliumarsenide (GaAs) is moeilijk om mee te werken, maar het is een goede Schottky-barrière die nuttig is in hoogfrequente toepassingen omdat elektronen sneller reizen in GaAs dan in Si. Het gebruik van GaAs in MESFET's resulteert in een transistor die goede prestaties levert in microgolftoepassingen. In vergelijking met de bipolaire transistor van silicium, presteren GaAs MESFET's beter bij ingangsfrequenties boven 4 GHz. Deze MESFET's vertonen een hoge versterking, lage ruis, hoge efficiëntie, hoge ingangsimpedantie en eigenschappen die thermische weglopen voorkomen. Ze worden gebruikt in microgolfoscillatoren, versterkers, mixers en ook voor schakelen met hoge snelheid. GaAs MESFET's worden gebruikt voor hoogfrequente toepassingen.

11.2 VMOSFET (VMOS)

Er is aanzienlijk onderzoek verricht om het vermogen van solid-state apparaten te vergroten. Een gebied dat veel belofte heeft getoond, is de MOSFET, waar het geleidingskanaal wordt aangepast om een "V" te vormen in plaats van de conventionele rechte lijn van bron naar afvoer. Er wordt een extra halfgeleiderlaag toegevoegd. De voorwaarde VMOS is afgeleid van het feit dat de stroom tussen bron en afvoer een verticaal pad volgt als gevolg van de constructie. De afvoer bevindt zich nu op een stuk toegevoegd halfgeleidermateriaal, zoals geïllustreerd in Afbeelding 47. Dit maakt het mogelijk dat het transistorafvoergebied in contact wordt geplaatst met een warmteafvoer om te helpen bij het dissiperen van de warmte die wordt gegenereerd in de inrichting. De V-vormige poort bestuurt twee verticale MOSFET's, één aan elke zijde van de inkeping. Door parallel met de twee S-klemmen kan de stroomcapaciteit worden verdubbeld. VMOS is asymmetrisch, zodat de S- en D-klemmen niet kunnen worden verwisseld, zoals het geval is bij MOS-FET's met een laag vermogen. Conventionele FET's zijn beperkt tot stromen in de orde van milliampère, maar VMOS FET's zijn beschikbaar voor gebruik in het stroombereik van 100A. Dit biedt een grote verbetering in vermogen ten opzichte van de conventionele FET.

Het VMOS-apparaat kan een oplossing bieden voor toepassingen met een hoge frequentie en een hoog vermogen. Tien-watt-apparaten zijn ontwikkeld op frequenties in de onderste ultrahoge frequentie (UHF) -band. Er zijn andere belangrijke voordelen van VMOS-FET's. Ze hebben een negatieve temperatuurcoëfficiënt om thermische runaway te voorkomen. Ook vertonen ze een lage lekstroom. Ze zijn in staat om een hoge schakelsnelheid te bereiken. VMOS-transistoren kunnen worden gemaakt om gelijke afstanden van hun karakteristieke krommen te hebben voor gelijke toenames van poortspanning, zodat ze kunnen worden gebruikt als bipolaire junctietransistoren voor krachtige lineaire versterkers.

Figuur 47 - VMOS-constructie

11.3 Andere MOS-apparaten

Een ander type MOS-apparaat is een dubbel-gefractioneerde, proces-gefabriceerde FET soms genoemd DMOS. Dit apparaat heeft het voordeel van het verminderen van de lengte van de kanalen, waardoor een uitstekende laagvermogensdissipatie en hoge snelheidsvermogens worden verschaft.

Vervaardiging van een FET op kleine siliciumeilanden op een substraat van saffier wordt soms aangeduid als Sos. De eilanden van silicium worden gevormd door het etsen van een dunne laag silicium die is gegroeid op het saffiersubstraat. Dit type fabricage zorgt voor isolatie tussen de eilanden van silicium, waardoor de parasitaire capaciteiten tussen apparaten aanzienlijk worden verminderd.

MOS-technologie heeft het voordeel dat zowel condensatoren als weerstanden (met behulp van MOSFET's) tegelijkertijd met de FET worden gemaakt, hoewel condensatoren met grote waarde niet haalbaar zijn. Met behulp van een MOSFET-verbetering wordt een tweepolige weerstand gemaakt en de MOSFET-poort die op de drain is aangesloten, zorgt ervoor dat de FET op pinch-off werkt. De MOSFET-poort is via een vermogensbron verbonden met de afvoer, waardoor de FET wordt voorgespannen, waar deze zal werken in het spanningsgeregelde weerstandsgebied van de karakteristieken. Op deze manier worden drainbelastingsweerstanden vervangen door een MOSFET in plaats van een gedeponeerde weerstand, waardoor het chipoppervlak wordt bespaard.

OVERZICHT

Het doel van dit hoofdstuk was om u kennis te laten maken met de analyse en het ontwerp van versterkerschakelingen met veldeffecttransistors. De FET is heel anders dan de BJT. De werking ervan wordt geregeld door een spanning in tegenstelling tot de BJT die een stroomgestuurd apparaat is.

Onze benadering liep parallel met die van de BJT-hoofdstukken. We begonnen met een onderzoek naar de fysische fenomenen die het FET-gedrag bepalen. Tijdens dit proces legden we de nadruk op het contrast tussen FET's en BJT's. We begonnen onze studie met MOSFET's en richtten onze aandacht vervolgens op JFET's. Ook hebben we modellen met een klein signaal ontwikkeld voor deze belangrijke apparaten. We hebben die modellen gebruikt om de verschillende configuraties van FET-versterkers te analyseren. Toen we eenmaal wisten hoe FET-circuits moesten worden geanalyseerd, hebben we onze aandacht gericht op ontwerp om aan de specificaties te voldoen. We hebben ook de modellen onderzocht die worden gebruikt door computersimulatieprogramma's.

We hebben kort gekeken naar de manier waarop FET's worden gefabriceerd als onderdeel van geïntegreerde schakelingen. Het hoofdstuk werd afgesloten met een inleiding tot andere typen FET-apparaten, waaronder de MESFET en de VMOS.

VORIGE- 10. FET versterker ontwerp

VOLGENDE - 1. Voordelen en nadelen van FET's