11. Andre enheter
AKTUELT - 11. Andre enheter
TIDLIGERE - 10. FET forsterker design
Andre enheter
Andre enheter som er en utvekst av de vanlige to- og tre-terminalene, presenteres i denne delen.
11.1 Metal Semiconductor Barrier Junction Transistor
De metall halvlederbarriere veikryss transistor (MESFET) ligner på en FET, bortsett fra at krysset er en metallhalvlederbarriere, mye som det er tilfellet med Schottky-dioder. FETer laget av silisium (Si) eller galliumarsenid (GaAs) er konstruert med diffuse eller ionimporterte porter. Imidlertid er det fordeler ved å bruke en Schottky barriere metallgate når kanalen er n-type og korte kanalbredder er nødvendig. Galliumarsenid (GaAs) er vanskelig å jobbe med, men det gir gode Schottky-barrierer som er nyttige i høyfrekvente applikasjoner fordi elektroner beveger seg raskere i GaAs enn i Si. Bruk av GaAs i MESFET resulterer i en transistor som viser god ytelse i mikrobølgeapplikasjoner. Sammenlignet med den bipolare silisiumtransistoren har GaAs MESFET bedre ytelse ved inngangsfrekvenser over 4 GHz. Disse MESFET-ene har høy forsterkning, lite støy, høy effektivitet, høy inngangsimpedans og egenskaper som forhindrer termisk løpsk. De brukes i mikrobølgeovner, forsterkere, miksere, og også for høyhastighets bytte. GaAs MESFETs brukes til høyfrekvente applikasjoner.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Det er brukt betydelig forskningsinnsats for å øke kraftkapasiteten til solid state-enheter. Et område som har vist mye løfte er MOSFET der ledningskanalen er modifisert for å danne en "V" i stedet for den konvensjonelle kilden-til-dreneringslinjen. Et ekstra halvlederlag er lagt til. Begrepet VMOS er avledet fra det faktum at strømmen mellom kilde og drenering følger en vertikal bane på grunn av konstruksjonen. Avløpet er nå plassert på et stykke tilsatt halvledermateriale, som illustrert i figur 47. Dette tillater transistor dreneringsområdet å bli plassert i kontakt med en kjøleboks for å hjelpe til med å avlede varmen som genereres i enheten. Den V-formede porten styrer to vertikale MOSFET, en på hver side av hakk. Ved å parallellere de to S-terminaler, kan den nåværende kapasiteten bli doblet. VMOS er usymmetrisk, slik at S- og D-terminaler ikke kan byttes, slik det er tilfelle i MOS-FETer med lav effekt. Konvensjonelle FET er begrenset til strømmer i rekkefølgen av milliamperes, men VMOS FET er tilgjengelig for drift i 100A-strømområdet. Dette gir en stor forbedring i effekten over den konvensjonelle FET.
VMOS-enheten kan gi en løsning på høyfrekvente, kraftige applikasjoner. Ten watt-enheter har blitt utviklet ved frekvenser i det nedre ultrahøyfrekvente (UHF) -båndet. Det er andre viktige fordeler med VMOS FET. De har en negativ temperaturkoeffisient for å hindre termisk runaway. Også de har lav lekkasjestrøm. De er i stand til å oppnå høy byttehastighet. VMOS-transistorer kan gjøres for å ha lik avstand av deres karakteristiske kurver for like store trinn i gate spenning, slik at de kan brukes som bipolære veikryss transistorer for høy effekt lineære forsterkere.
Figur 47 - VMOS konstruksjon
11.3 Andre MOS-enheter
En annen type MOS-enhet er en dobbeltdiffusert prosessfabrikerte FET noen ganger kalt DMOS. Denne enheten har fordelen av å senke kanalens lengde, og dermed gi utmerket lavt strømfordeling og høyhastighetsevne.
Fremstilling av en FET på små silisiumøyer på et underlag av safir blir noen ganger referert til som SOS. Silisiumøyene dannes ved å etse et tynt lag silisium dyrket på safirlaget. Denne typen fremstilling gir isolasjon mellom øyene av silisium, og reduserer dermed kraftig kapasitans mellom enheter.
MOS-teknologien har fordelen at både kondensatorer og motstander (ved hjelp av MOSFET) er laget samtidig med FET, selv om store verdiskondensatorer ikke er mulige. Ved hjelp av en MOSFET-forsterkning blir det laget en to-terminal motstand, og MOSFET-porten som er koblet til dreneringen, forårsaker at FET opererer ved klemme. MOSFET-porten er koblet til dreneringen gjennom en strømkilde som forårsaker at FET er forspent der den vil fungere i spenningsstyrt motstandsregion av egenskapene. På denne måten erstattes avløpsmotstandene med en MOSFET i stedet for en deponert motstand og sparer dermed chipområdet.
SAMMENDRAG
Formålet med dette kapittelet var å introdusere deg til analyse og design av forsterkerkretser ved bruk av felt-effekt transistorer. FET er ganske forskjellig fra BJT. Driften er styrt av en spenning i motsetning til BJT som er en strømstyrt enhet.
Vår tilnærming parallelt med BJT-kapitlene. Vi begynte med en undersøkelse av de fysiske fenomenene som styrer FET-oppførsel. I prosessen vektlegges kontrasten mellom FET og BJT. Vi startet vår studie med MOSFETs og viste oss til JFETs. Også utviklet vi små signalmodeller for disse viktige enhetene. Vi brukte disse modellene til å analysere de ulike konfigurasjonene av FET forsterkere. Når vi visste hvordan vi analyserte FET-kretser, viste vi oppmerksomhet mot design for å møte spesifikasjoner. Vi har også undersøkt modellene som brukes av datasimuleringsprogrammer.
Vi så kort på hvordan FET er produsert som en del av integrerte kretser. Kapittelet ble avsluttet med en introduksjon til andre typer FET-enheter, inkludert MESFET og VMOS.
