11 อุปกรณ์อื่น ๆ

อุปกรณ์อื่น ๆ

อุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีผลพลอยได้จากอุปกรณ์สองและสามขั้วปกติแสดงอยู่ในส่วนนี้

11.1 ทรานซิสเตอร์ทางแยกเซมิคอนดักเตอร์โลหะ Barrier

พื้นที่ ทางแยกโลหะเซมิคอนดักเตอร์สิ่งกีดขวางทรานซิสเตอร์ (MESFET) คล้ายกับ FET ยกเว้นว่าทางแยกเป็นกำแพงเซมิคอนดักเตอร์โลหะมากเท่ากับกรณีที่มีไดโอด Schottky FETs ที่ทำจากซิลิคอน (Si) หรือแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) ถูกสร้างขึ้นด้วยประตูแบบกระจายหรือแบบฝังไอออน อย่างไรก็ตามมีข้อได้เปรียบในการใช้ประตูโลหะกั้น Schottky เมื่อเป็นช่อง n- ต้องใช้ความกว้างของช่องประเภทและสั้น Gallium arsenide (GaAs) เป็นเรื่องยากที่จะใช้งานได้ แต่ก็ทำให้ Schottky มีอุปสรรคที่ดีซึ่งมีประโยชน์ในการใช้งานความถี่สูงเนื่องจากอิเล็กตรอนเดินทางใน GaAs ได้เร็วกว่า Si การใช้ GaAs ใน MESFET ส่งผลให้ทรานซิสเตอร์มีประสิทธิภาพที่ดีในการใช้งานไมโครเวฟ เมื่อเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์สองขั้วของซิลิกอน GaAs MESFET มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าที่ความถี่อินพุตที่สูงกว่า 4 GHz MESFETs เหล่านี้มีอัตราขยายสูงสัญญาณรบกวนต่ำประสิทธิภาพสูงอิมพีแดนซ์อินพุตสูงและคุณสมบัติที่ป้องกันการระบายความร้อน ใช้ในไมโครเวฟออสซิลเลเตอร์เครื่องขยายเสียงเครื่องผสมและสำหรับการเปลี่ยนความเร็วสูง GaAs MESFET ใช้สำหรับแอปพลิเคชันความถี่สูง

11.2 VMOSFET (VMOS)

มีการใช้ความพยายามในการวิจัยจำนวนมากเพื่อเพิ่มความสามารถในการใช้พลังงานของอุปกรณ์โซลิดสเตต พื้นที่ที่แสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญามากคือ MOSFET ซึ่งช่องสัญญาณการนำไฟฟ้าถูกปรับเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบ“ V” แทนที่จะเป็นเส้นตรงจากต้นทางเพื่อระบายแบบเดิม มีการเพิ่มชั้นเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มเติม ระยะ VMOS มาจากความจริงที่ว่ากระแสระหว่างต้นทางและท่อระบายน้ำเป็นไปตามเส้นทางแนวตั้งเนื่องจากการก่อสร้าง ตอนนี้ท่อระบายน้ำตั้งอยู่บนชิ้นส่วนของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่เพิ่มเข้ามาดังแสดงในรูปที่ 47 วิธีนี้ทำให้พื้นที่ระบายน้ำของทรานซิสเตอร์นั้นถูกวางไว้ในที่สัมผัสกับแผงระบายความร้อนเพื่อช่วยในการกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์ ประตูรูปตัววีควบคุม MOSFET แนวตั้งสองตัวตัวหนึ่งอยู่ด้านข้างของบาก ด้วยการเทียบสองขั้ว S ความจุปัจจุบันสามารถเพิ่มเป็นสองเท่า VMOS นั้นไม่สมมาตรดังนั้นเทอร์มินัล S และ D ไม่สามารถเปลี่ยนได้เหมือนในกรณี MOS FET ที่ใช้พลังงานต่ำ Conventional FETs จำกัด กระแสของคำสั่ง milliamperes แต่ VMOS FETs พร้อมใช้งานสำหรับการดำเนินการในช่วงปัจจุบันของ 100A สิ่งนี้ให้การปรับปรุงที่ยอดเยี่ยมในการใช้พลังงานเหนือ FET แบบเดิม

อุปกรณ์ VMOS สามารถให้บริการโซลูชั่นสำหรับการใช้งานความถี่สูงและพลังงานสูง อุปกรณ์สิบวัตต์ได้รับการพัฒนาที่ความถี่ในย่านความถี่ต่ำพิเศษสูง (UHF) มีข้อได้เปรียบที่สำคัญอื่น ๆ ของ VMOS FETs พวกมันมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความร้อน นอกจากนี้ยังมีกระแสไฟรั่วต่ำ พวกเขาสามารถบรรลุความเร็วในการสลับสูง ทรานซิสเตอร์ VMOS สามารถสร้างให้มีระยะห่างเท่ากันของเส้นโค้งลักษณะของพวกเขาสำหรับการเพิ่มแรงดันเกทเท่า ๆ กันดังนั้นจึงสามารถใช้เช่นทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยกสำหรับแอมปลิฟายเออร์เชิงเส้นกำลังสูง

การก่อสร้าง VMOS

รูปที่ 47 - โครงสร้าง VMOS

11.3 อุปกรณ์ MOS อื่น ๆ

อุปกรณ์ MOS ประเภทอื่นคือ FET แบบสองขั้นตอนที่ประดิษฐ์ขึ้น FET บางครั้งเรียกว่า DMOS. อุปกรณ์นี้มีข้อได้เปรียบในการลดความยาวของช่องสัญญาณจึงให้การกระจายพลังงานที่ต่ำอย่างยอดเยี่ยมและความสามารถความเร็วสูง

การประดิษฐ์ FET บนเกาะซิลิคอนขนาดเล็กบนพื้นผิวของไพลินบางครั้งเรียกว่า สัญญาณขอความช่วยเหลือ. หมู่เกาะของซิลิกอนนั้นเกิดจากการกัดชั้นของซิลิคอนที่ปลูกบนพื้นผิวไพลิน การประดิษฐ์ประเภทนี้ให้ฉนวนระหว่างเกาะซิลิคอนซึ่งช่วยลดความสามารถในการกาฝากระหว่างอุปกรณ์

เทคโนโลยี MOS มีข้อได้เปรียบที่ทั้งตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน (ใช้ MOSFET) ทำในเวลาเดียวกันกับ FET แม้ว่าตัวเก็บประจุขนาดใหญ่จะไม่สามารถทำได้ การใช้การเพิ่มประสิทธิภาพ MOSFET จะทำการต้านทานสองขั้วและประตู MOSFET ที่เชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำจะทำให้ FET ทำงานเมื่อหยิกออก ประตู MOSFET เชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำผ่านแหล่งพลังงานทำให้ FET นั้นมีความเอนเอียงซึ่งจะทำงานในพื้นที่ต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยคุณสมบัติ ด้วยวิธีนี้ตัวต้านทานโหลดของท่อระบายน้ำจะถูกแทนที่ด้วย MOSFET แทนที่จะเป็นตัวต้านทานที่ถูกฝากซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่ชิป

สรุป

วัตถุประสงค์ของบทนี้เพื่อแนะนำให้คุณรู้จักกับการวิเคราะห์และออกแบบวงจรเครื่องขยายเสียงโดยใช้ทรานซิสเตอร์ภาคสนาม FET นั้นค่อนข้างแตกต่างจาก BJT การดำเนินงานของมันถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าเมื่อเทียบกับ BJT ซึ่งเป็นอุปกรณ์ควบคุมปัจจุบัน

วิธีการของเราขนานกับบท BJT เราเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ควบคุมพฤติกรรมของ FET ในกระบวนการนี้เราเน้นความแตกต่างระหว่าง FET และ BJT เราเริ่มการศึกษาด้วย MOSFET แล้วหันมาสนใจ JFET นอกจากนี้เรายังพัฒนาแบบจำลองสัญญาณขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์สำคัญเหล่านี้ เราใช้โมเดลเหล่านั้นเพื่อวิเคราะห์การกำหนดค่าต่างๆของเครื่องขยายเสียง FET เมื่อเรารู้วิธีวิเคราะห์วงจร FET แล้วเราก็หันมาสนใจออกแบบเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด นอกจากนี้เรายังตรวจสอบแบบจำลองที่ใช้โดยโปรแกรมจำลองคอมพิวเตอร์

เรามองสั้น ๆ ถึงลักษณะที่ FET ถูกประดิษฐ์ขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของวงจรรวม บทสรุปด้วยการแนะนำอุปกรณ์ FET ประเภทอื่นรวมถึง MESFET และ VMOS