Alte dispozitive

Alte dispozitive care reprezintă o creștere a dispozitivelor normale cu două și trei terminale sunt prezentate în această secțiune.

11.1 Transistor de joncțiune pentru bariere semiconductoare metalice

tranzistor de joncțiune barieră semiconductoare metalice (MESFET) este similar cu un FET, cu excepția faptului că joncțiunea este o barieră semiconductoră metalică, la fel ca în cazul diodelor Schottky. FET-urile realizate din siliciu (Si) sau arsenid de galiu (GaAs) sunt construite cu porți implantate difuzate sau cu ioni. Cu toate acestea, există avantaje pentru utilizarea unei porți metalice de barieră Schottky atunci când este canalul n-tip și lățimi scurte ale canalului sunt necesare. Arsenidul de galiu (GaAs) este dificil de lucrat, dar face bariere Schottky bune, care sunt utile în aplicații de înaltă frecvență, deoarece electronii călătoresc mai repede în GaAs decât în Si. Folosind GaAs în MESFETs rezultă un tranzistor care prezintă performanțe bune în aplicațiile cu microunde. În comparație cu tranzistorul bipolar din siliciu, MESFET-urile GaAs au performanțe mai bune la frecvențe de intrare peste 4 GHz. Aceste MESFET-uri prezintă câștig ridicat, zgomot redus, eficiență ridicată, impedanță de intrare ridicată și proprietăți care împiedică evadarea termică. Acestea sunt utilizate în oscilatoare cu microunde, amplificatoare, mixere și, de asemenea, pentru comutarea de mare viteză. MESFET-urile GaAs sunt utilizate pentru aplicații de înaltă frecvență.

11.2 VMOSFET (VMOS)

S-a aplicat un efort considerabil de cercetare pentru creșterea capacității de putere a dispozitivelor în stare solidă. O zonă care a arătat multă promisiune este MOSFET în care canalul de conducere este modificat pentru a forma un „V” mai degrabă decât linia dreaptă convențională sursă-drenaj. Se adaugă un strat suplimentar de semiconductor. Termenul VMOS este derivat din faptul că curentul dintre sursă și scurgere urmează o cale verticală datorită construcției. Drainul se află acum pe o bucată de material semiconductor adăugat, așa cum este ilustrat în Figura 47. Acest lucru permite ca zona de scurgere a tranzistorului să fie pusă în contact cu un radiator pentru a ajuta la disiparea căldurii generate în dispozitiv. Poarta în formă de V controlează două MOSFET-uri verticale, câte una pe fiecare parte a crestăturii. Paralelând cele două terminale S, capacitatea actuală poate fi dublată. VMOS este asimetric, astfel încât terminalele S și D nu pot fi schimbate ca în cazul MOS FET cu putere redusă. FET convenționale sunt limitate la curenții de ordinul miliamperilor, dar FET-urile VMOS sunt disponibile pentru a funcționa în gama curentă 100A. Aceasta oferă o mare îmbunătățire a puterii față de FET convențional.

Dispozitivul VMOS poate oferi o soluție pentru aplicațiile de înaltă frecvență și de mare putere. Dispozitive de zece wați au fost dezvoltate la frecvențe în banda inferioară de frecvență ultra-ridicată (UHF). Există și alte avantaje importante ale FET-urilor VMOS. Acestea au un coeficient de temperatură negativ pentru a preveni răsărirea termică. De asemenea, ele prezintă un curent scăzut al scurgerilor. Ele sunt capabile să atingă o viteză mare de comutare. Transformatoarele VMOS pot fi realizate pentru a avea distanțe egale ale curbelor lor caracteristice pentru incrementări egale ale tensiunii de poartă, astfel încât acestea pot fi utilizate ca tranzistori de joncțiune bipolară pentru amplificatoare lineare de putere înaltă.

Construcția Figura 47 - VMOS

11.3 Alte dispozitive MOS

Un alt tip de dispozitiv MOS este a proces dublu-difuzat fabricat FET uneori numit DMOS. Acest dispozitiv are avantajul de a reduce lungimea canalelor, oferind astfel o excelentă putere de disipare scăzută și o capacitate de mare viteză.

Fabricarea unui FET pe insulele mici de siliciu pe un substrat de safir este uneori denumită SOS. Insulele de siliciu sunt formate prin gravarea unui strat subțire de siliciu cultivat pe substratul safir. Acest tip de fabricație asigură izolarea între insulele de siliciu, reducând astfel foarte mult capacitatea parazită între dispozitive.

Tehnologia MOS are avantajul că ambele condensatoare și rezistoare (folosind MOSFET-uri) sunt realizate în același timp cu FET, deși condensatoarele cu valoare mare nu sunt fezabile. Folosind un amplificator MOSFET, se face o rezistență cu două terminale și poarta MOSFET conectată la scurgere determină funcționarea FET la desprindere. Poarta MOSFET este conectată la scurgere printr-o sursă de alimentare care determină ca FET să fie părtinitoare acolo unde va funcționa în regiunea de rezistență controlată de tensiune a caracteristicilor. În acest fel, rezistoarele de încărcare-descărcare sunt înlocuite de un rezistor MOSFET mai degrabă decât un rezistor depus, prin urmare, economisirea suprafeței cipului.

REZUMAT

Scopul acestui capitol a fost de a vă prezenta la analiza și proiectarea circuitelor amplificatoare folosind tranzistoare cu efect de câmp. FET este destul de diferit de BJT. Funcționarea sa este controlată de o tensiune în comparație cu BJT, care este un dispozitiv controlat de curent.

Abordarea noastră a fost paralelă cu cea a capitolelor BJT. Am început cu o examinare a fenomenelor fizice care guvernează comportamentul FET. În acest proces, am subliniat contrastul dintre FET și BJT. Am început studiul nostru cu MOSFET-uri și apoi ne-am îndreptat atenția asupra JFET-urilor. De asemenea, am dezvoltat modele de semnal mic pentru aceste dispozitive importante. Am folosit aceste modele pentru a analiza diferitele configurații ale amplificatoarelor FET. Odată ce am știut cum să analizăm circuitele FET, ne-am îndreptat atenția asupra designului pentru a îndeplini specificațiile. De asemenea, am examinat modelele utilizate de programele de simulare pe calculator.

Am analizat pe scurt modul în care FET-urile sunt fabricate ca parte a circuitelor integrate. Capitolul încheia cu o introducere la alte tipuri de dispozitive FET, inclusiv MESFET și VMOS.

PREVIOUS- 10. Proiectare amplificator FET

NEXT- 1. Avantajele și dezavantajele FET-urilor