11. Druge naprave

Druge naprave

V tem razdelku so predstavljene druge naprave, ki so izrastka običajnih dvo- in tri-terminalnih naprav.

11.1 kovinski polprevodniški pregradni tranzistor

O kovinski polprevodniški prehodni tranzistor (MESFET) je podoben FET-u, razen da je spoj kovinska polprevodniška pregrada, podobno kot pri Schottky-jevih diodah. FET, izdelani iz silicija (Si) ali galijevega arzenida (GaAs), so konstruirani z difuznimi ali ionsko vsajenimi vrati. Vendar pa obstajajo prednosti uporabe Schottky-jeve kovinske pregrade pri kanalu nPotrebne so tipske in kratke širine kanalov. Z galijevim arzenidom (GaAs) je težko delati, vendar pa ustvarja dobre Schottkyjeve ovire, ki so uporabne pri visokofrekvenčnih aplikacijah, ker elektroni potujejo hitreje v GaAs kot v Si. Uporaba GaAs v MESFET-jih povzroči tranzistor, ki kaže dobro delovanje v mikrovalovnih aplikacijah. V primerjavi s silicijevim bipolarnim tranzistorjem imajo GaAs MESFET-ji boljše zmogljivosti pri vhodnih frekvencah nad 4 GHz. Ti MESFET-ji kažejo visoko ojačanje, majhen hrup, visoko učinkovitost, visoko vhodno impedanco in lastnosti, ki preprečujejo toplotni utek. Uporabljajo se v mikrovalovnih oscilatorjih, ojačevalnikih, mešalnikih in tudi za visokohitrostno preklapljanje. MESFET-ji GaAs se uporabljajo za visokofrekvenčne aplikacije.

11.2 VMOSFET (VMOS)

Za povečanje zmogljivosti polprevodniških naprav so bili vloženi znatni raziskovalni napori. Območje, ki se je zelo obetalo, je MOSFET, kjer je prevodni kanal spremenjen tako, da tvori "V" in ne običajna ravna črta odvoda do odtoka. Doda se dodatna polprevodniška plast. Izraz VMOS izhaja iz dejstva, da tok med izvorom in odtokom sledi navpični poti zaradi konstrukcije. Odvod je zdaj nameščen na kosu dodanega polprevodniškega materiala, kot je prikazano na sliki 47. To omogoča, da se območje odtoka tranzistorja postavi v stik s hladilnim telesom, da pomaga pri odvajanju toplote, proizvedene v napravi. Vrata v obliki črke V nadzorujejo dva navpična MOSFET-a, enega na vsaki strani zareza. S paraleliranjem dveh terminalov S se lahko trenutna zmogljivost podvoji. VMOS je nesimetričen, tako da terminalov S in D ni mogoče zamenjati kot v primeru MOS FET-ov z nizko porabo. Običajni FET-i so omejeni na tokove vrstnega reda milliamperov, vendar so VMOS FET-i na voljo za delovanje v trenutnem območju 100A. To zagotavlja veliko izboljšanje moči nad običajnim FET.

Naprava VMOS lahko zagotovi rešitev za aplikacije visoke frekvence in visoke moči. Deset vatnih naprav je bilo razvitih pri frekvencah v pasu spodnje ultra visoke frekvence (UHF). Obstajajo tudi druge pomembne prednosti VMOS FET. Imajo negativni temperaturni koeficient, ki preprečuje toplotno preboje. Prav tako imajo nizek tok puščanja. Sposobni so doseči visoko preklopno hitrost. VMOS tranzistorji imajo lahko enak razmik med karakterističnimi krivuljami za enako povečanje napetosti vrat, tako da se lahko uporabljajo kot bipolarni tranzistorji za linearne ojačevalnike visoke moči.

VMOS konstrukcija

Slika 47 - VMOS konstrukcija

Druge naprave MOS 11.3

Druga vrsta MOS naprave je a dvojno razpršen postopek, izdelan FET včasih imenujemo DMOS. Ta naprava ima prednost, ker zmanjšuje dolžino kanalov in tako zagotavlja odlično zmanjšanje moči in zmožnost visoke hitrosti.

Izdelava FET na majhnih silicijevih otokih na substratu safira se včasih imenuje SOS. Otoki silicija nastanejo z jedkanjem tanke plasti silicija, ki raste na safirnem substratu. Ta vrsta izdelave zagotavlja izolacijo med otoki silicija, kar močno zmanjšuje parazitsko kapacitivnost med napravami.

Prednost MOS tehnologije je v tem, da so kondenzatorji in upori (ki uporabljajo MOSFET) izdelani hkrati z FET, čeprav velike vrednosti kondenzatorjev niso izvedljive. Z uporabo MOSFET-a za izboljšavo se izvede dvopolna upornost in MOSFET-vrata, povezana z odtokom, povzročijo delovanje FET-a pri ščipanju. MOSFET vrata so povezana z odtokom preko vira energije, ki povzroči, da je FET pristranski, kjer bo deloval v napetostno nadzorovanem območju odpornosti karakteristik. Na ta način se odvodni upori zamenjajo z MOSFET namesto z odloženim uporom in s tem prihranijo površino čipov.

POVZETEK

Namen tega poglavja je bil predstaviti analizo in načrtovanje ojačevalnih vezij z uporabo poljskih tranzistorjev. FET je precej drugačen od BJT. Njegovo delovanje nadzira napetost, ki je v nasprotju z BJT, ki je tokovno nadzorovana naprava.

Naš pristop je bil vzporeden s tistim v poglavjih BJT. Začeli smo s preučevanjem fizikalnih pojavov, ki uravnavajo vedenje FET. Pri tem smo poudarili kontrast med FET in BJTs. Začeli smo našo študijo z MOSFET in nato usmerili našo pozornost na JFET. Za te pomembne naprave smo razvili tudi male signalne modele. Te modele smo uporabili za analizo različnih konfiguracij FET ojačevalnikov. Ko smo vedeli, kako analizirati FET vezja, smo usmerili pozornost k oblikovanju, ki ustreza specifikacijam. Preučili smo tudi modele, ki jih uporabljajo računalniški simulacijski programi.

Na kratko smo preučili način izdelave FET kot del integriranih vezij. Poglavje se je zaključilo z uvodom v druge vrste FET naprav, vključno z MESFET in VMOS.