11. Andra enheter
STRÖM - 11. Andra enheter
TIDLIGARE - 10. FET förstärkare design
Andra enheter
Andra enheter som är utväxt av de normala två- och tre-terminala enheterna presenteras i detta avsnitt.
11.1 Metal Halvledar Barriär Junction Transistor
Smakämnen metall halvledarbarriärkopplingstransistor (MESFET) liknar en FET, förutom att korsningen är en metallhalvledarbarriär, mycket som är fallet med Schottky-dioder. FETer av kisel (Si) eller galliumarsenid (GaAs) är konstruerade med diffunderade eller jonimplanterade grindar. Det finns emellertid fördelar med att använda en Schottky barriärmetallgrind när kanalen är n-typ och kort kanalbredd behövs. Galliumarsenid (GaAs) är svår att arbeta med, men det ger bra Schottky-barriärer som är användbara i högfrekventa applikationer eftersom elektroner färdas snabbare i GaAs än i Si. Användning av GaAs i MESFET resulterar i en transistor som uppvisar bra prestanda i mikrovågsapplikationer. I jämförelse med den bipolära kiseltransistorn har GaAs MESFET bättre prestanda vid ingångsfrekvenser över 4 GHz. Dessa MESFET uppvisar hög förstärkning, låg ljudnivå, hög effektivitet, hög ingångsimpedans och egenskaper som förhindrar termisk utsläpp. De används i mikrovågsoscillatorer, förstärkare, blandare och även för växling med hög hastighet. GaAs MESFETs används för högfrekventa applikationer.
11.2 VMOSFET (VMOS)
Betydande forskningsinsatser har använts för att öka kraftförmågan hos halvledarenheter. Ett område som har visat mycket lovande är MOSFET där ledningskanalen modifieras för att bilda en "V" snarare än den konventionella käll-till-avloppsraka linjen. Ytterligare ett halvledarskikt läggs till. Termen VMOS härrör från det faktum att strömmen mellan källa och dränering följer en vertikal väg på grund av konstruktionen. Avloppet ligger nu på en bit av tillsatt halvledarmaterial, såsom illustreras i Figur 47. Detta medger att transistorns avloppsarea placeras i kontakt med ett kylfläns för att hjälpa till med att avleda värmen som alstras i anordningen. Den V-formade grinden styr två vertikala MOSFET, en på vardera sidan av skåran. Genom att parallellera de två S-terminalerna kan den nuvarande kapaciteten fördubblas. VMOS är osymmetrisk så att S- och D-terminalerna inte kan bytas ut, vilket är fallet i lågfrekventa MOS-FET. Konventionella FETs är begränsade till strömmar i storleksordningen milliamperper, men VMOS FETs är tillgängliga för drift i 100A-strömområdet. Detta ger en stor förbättring av effekten över den konventionella FET.
VMOS-enheten kan erbjuda en lösning på högfrekventa, höga kraftapplikationer. Tio watt-enheter har utvecklats vid frekvenser i det nedre ultrahögfrekventa (UHF) -bandet. Det finns andra viktiga fördelar med VMOS FET. De har en negativ temperaturkoefficient för att förhindra termisk bortfall. De uppvisar också låg läckström. De kan uppnå hög växelhastighet. VMOS-transistorer kan göras för att ha lika stor avstånd från sina karakteristiska kurvor för lika stora steggrindspänningar, så att de kan användas som bipolära övergångstransistorer för hög effekt linjära förstärkare.
Figur 47 - VMOS konstruktion
11.3 Övriga MOS-enheter
En annan typ av MOS-enhet är a dubbeldiffuserad processfabrikad FET kallas ibland DMOS. Denna anordning har fördelen att sänka kanalernas längd och därigenom åstadkomma utmärkt låg effektförlust och höghastighetsförmåga.
Tillverkning av en FET på små kiselöar på ett underlag av safir kallas ibland som SOS. Kiselöarna bildas genom etsning av ett tunt skikt kisel odlat på safirsubstratet. Denna typ av tillverkning ger isolering mellan öarna av kisel, vilket därigenom kraftigt minskar parasitkapacitansen mellan anordningar.
MOS-tekniken har fördelen att både kondensatorer och motstånd (med MOSFET) görs samtidigt som FET, även om stora värdekondensatorer inte är möjliga. Med hjälp av en MOSFET-förstärkning görs ett tvärkontaktmotstånd och MOSFET-porten ansluten till avloppet orsakar att FET fungerar vid avkänning. MOSFET-porten är ansluten till avloppet via en strömkälla, vilket gör att FET-enheten är förspänd där den kommer att fungera i egenskaperna av spänningsstyrd resistans hos egenskaperna. På detta sätt ersätts avloppsresistorer med en MOSFET istället för ett deponerat motstånd och sparar därmed chipområdet.
SAMMANFATTNING
Syftet med detta kapitel var att presentera dig för analys och design av förstärkarkretsar med fälteffekttransistorer. FET är helt annorlunda än BJT. Dess funktion styrs av en spänning i motsats till BJT som är en strömstyrd enhet.
Vårt tillvägagångssätt var parallellt med BJT-kapitlen. Vi började med en undersökning av de fysiska fenomenen som styr FET-beteende. I processen betonade vi kontrast mellan FET och BJT. Vi började vår studie med MOSFETs och gjorde vår uppmärksamhet åt JFETs. Vi utvecklade också småsignalmodeller för dessa viktiga enheter. Vi använde dessa modeller för att analysera de olika konfigurationerna av FET-förstärkare. När vi visste hur vi analyserade FET-kretsar, vände vi vår uppmärksamhet mot designen för att uppfylla specifikationerna. Vi undersökte också modellerna som används av datasimuleringsprogram.
Vi tittade kortfattat på hur FET tillverkas som en del av integrerade kretsar. Kapitlet avslutades med en introduktion till andra typer av FET-enheter, inklusive MESFET och VMOS.
