11. Другие устройства

Другие устройства

Другие устройства, являющиеся результатом обычных двух- и трехполюсных устройств, представлены в этом разделе.

Металлический полупроводниковый транзисторный барьер 11.1

Ассоциация транзистор с металлическим полупроводниковым барьерным переходом (MESFET) похож на FET, за исключением того, что переход представляет собой металлический полупроводниковый барьер, так же, как в случае с диодами Шоттки. Полевые транзисторы, изготовленные из кремния (Si) или арсенида галлия (GaAs), выполнены с диффузионными или ионно-имплантированными затворами. Тем не менее, есть преимущества использования металлического затвора Шоттки, когда канал n-типа и малой ширины канала. С арсенидом галлия (GaAs) трудно работать, но он создает хорошие барьеры Шоттки, которые полезны в высокочастотных приложениях, поскольку электроны перемещаются в GaAs быстрее, чем в Si. Использование GaAs в полевых транзисторах MESFET позволяет получить транзистор, который демонстрирует хорошие характеристики в микроволновых приложениях. По сравнению с кремниевым биполярным транзистором полевые транзисторы на основе GaAs обладают лучшими характеристиками на входных частотах выше 4 ГГц. Эти полевые MESFET-транзисторы обладают высоким коэффициентом усиления, низким уровнем шума, высокой эффективностью, высоким входным импедансом и свойствами, предотвращающими тепловой пробой. Они используются в СВЧ-генераторах, усилителях, смесителях, а также для высокоскоростного переключения. GaAs MESFET используются для высокочастотных приложений.

11.2 VMOSFET (VMOS)

Значительные усилия были приложены для увеличения мощности твердотельных устройств. Многообещающей областью является полевой МОП-транзистор, в котором канал проводимости модифицирован так, чтобы образовать букву «V», а не обычную прямую линию исток-сток. Добавлен дополнительный полупроводниковый слой. Семестр VMOS вытекает из того факта, что ток между источником и стоком следует по вертикальной траектории из-за конструкции. Теперь сток расположен на кусочке добавленного полупроводникового материала, как показано на рисунке 47. Это позволяет помещать область слива транзистора в контакт с теплоотводом, чтобы способствовать рассеиванию тепла, генерируемого в устройстве. V-образные ворота управляют двумя вертикальными полевыми МОП-транзисторами, по одному на каждой стороне выемки. При параллельном подключении двух S-клемм текущая емкость может быть удвоена. VMOS является несимметричным, так что клеммы S и D не могут быть взаимозаменяемы, как в случае полевых транзисторов MOS с низким энергопотреблением. Обычные полевые транзисторы ограничены токами порядка миллиампер, но полевые транзисторы VMOS доступны для работы в диапазоне токов 100A. Это обеспечивает значительное улучшение мощности по сравнению с обычным полевым транзистором.

Устройство VMOS может обеспечить решение для высокочастотных и мощных приложений. Устройства мощностью десять ватт были разработаны на частотах в нижней полосе ультравысоких частот (УВЧ). Есть и другие важные преимущества VMOS FET. Они имеют отрицательный температурный коэффициент для предотвращения теплового разгона. Также они показывают низкий ток утечки. Они способны достичь высокой скорости переключения. Транзисторы VMOS могут иметь одинаковое расстояние между характеристическими кривыми для равных приращений напряжения на затворе, поэтому их можно использовать как транзисторы с биполярным переходом для линейных усилителей большой мощности.

ВМОС строительство

Рисунок 47 - конструкция VMOS

11.3 другие устройства MOS

Другой тип устройства MOS представляет собой двухпроцессный процесс изготовления FET иногда называемый DMOS, Преимущество этого устройства заключается в уменьшении длины каналов, что обеспечивает отличное рассеивание мощности и высокую скорость работы.

Изготовление полевого транзистора на небольших кремниевых островках на подложке из сапфира иногда называют СОС, Острова кремния образуются путем травления тонкого слоя кремния, выращенного на сапфировой подложке. Этот тип изготовления обеспечивает изоляцию между островками кремния, что значительно снижает паразитную емкость между устройствами.

Преимущество технологии MOS состоит в том, что и конденсаторы, и резисторы (с использованием MOSFET) изготавливаются одновременно с полевым транзистором, хотя конденсаторы с большими значениями невозможны. Используя улучшенный MOSFET, создается двухполюсное сопротивление, и затвор MOSFET, подключенный к стоку, заставляет FET работать при отрыве. Затвор полевого МОП-транзистора соединен со стоком через источник питания, вызывая смещение полевого транзистора там, где он будет работать в области управляемых напряжением характеристик. Таким образом, резисторы с нагрузочной нагрузкой заменяются полевым МОП-транзистором, а не осажденным резистором, что позволяет экономить площадь микросхемы.

РЕЗЮМЕ

Целью этой главы было познакомить вас с анализом и проектированием схем усилителей с использованием полевых транзисторов. FET довольно сильно отличается от BJT. Его работа контролируется напряжением по сравнению с BJT, который является устройством, управляемым током.

Наш подход аналогичен подходу глав BJT. Мы начали с изучения физических явлений, управляющих поведением полевых транзисторов. При этом мы подчеркивали контраст между полевыми транзисторами и BJT. Мы начали наше исследование с MOSFET, а затем обратили наше внимание на JFET. Также мы разработали модели слабых сигналов для этих важных устройств. Мы использовали эти модели для анализа различных конфигураций усилителей FET. Как только мы узнали, как анализировать схемы полевых транзисторов, мы обратили наше внимание на дизайн в соответствии со спецификациями. Мы также исследовали модели, используемые в программах компьютерного моделирования.

Мы кратко рассмотрели способ изготовления полевых транзисторов как части интегральных схем. Глава завершилась знакомством с другими типами устройств FET, включая MESFET и VMOS.