Các thiết bị khác

Các thiết bị khác vượt trội so với các thiết bị hai và ba đầu cuối thông thường được trình bày trong phần này.

Transitor nối tiếp bán dẫn kim loại 11.1

Sản phẩm kim loại bán dẫn rào cản tiếp giáp (MESFE) tương tự như FET, ngoại trừ đường giao nhau là hàng rào bán dẫn kim loại, giống như trường hợp điốt Schottky. FET làm bằng silicon (Si) hoặc gallium arsenide (GaAs) được xây dựng với các cổng cấy khuếch tán hoặc ion. Tuy nhiên, có những lợi thế khi sử dụng cổng kim loại rào cản Schottky khi kênh n- loại và độ rộng kênh ngắn là cần thiết. Gali arsenide (GaAs) rất khó làm việc, nhưng nó tạo ra các rào cản Schottky tốt rất hữu ích trong các ứng dụng tần số cao vì các electron di chuyển trong GaAs nhanh hơn trong Si. Sử dụng GaA trong MESFETs dẫn đến một bóng bán dẫn thể hiện hiệu suất tốt trong các ứng dụng vi sóng. So với bóng bán dẫn lưỡng cực silicon, GaAs MESFETs có hiệu suất tốt hơn ở tần số đầu vào trên 4 GHz. Các MESFET này thể hiện độ lợi cao, tiếng ồn thấp, hiệu suất cao, trở kháng đầu vào cao và các đặc tính ngăn chặn sự chạy thoát nhiệt. Chúng được sử dụng trong bộ tạo dao động vi ba, bộ khuếch đại, bộ trộn và cũng để chuyển mạch tốc độ cao. GaAs MESFET được sử dụng cho các ứng dụng tần số cao.

VMUMFE 11.2 (VMOS)

Nỗ lực nghiên cứu đáng kể đã được áp dụng để tăng khả năng cấp nguồn của các thiết bị trạng thái rắn. Một lĩnh vực đã cho thấy nhiều hứa hẹn là MOSFET nơi kênh dẫn được sửa đổi để tạo thành chữ “V” chứ không phải là đường thẳng dẫn nguồn thông thường. Một lớp bán dẫn bổ sung được thêm vào. Thời hạn VMOS được bắt nguồn từ thực tế là dòng điện giữa nguồn và cống theo một đường thẳng đứng do việc xây dựng. Cống bây giờ được đặt trên một mảnh vật liệu bán dẫn bổ sung, như được minh họa trong Hình 47. Điều này cho phép khu vực thoát của bóng bán dẫn được đặt tiếp xúc với một bộ tản nhiệt để giúp tản nhiệt trong thiết bị. Cổng hình chữ V điều khiển hai MOSFET dọc, một ở mỗi bên của notch. Bằng cách tương đương với hai thiết bị đầu cuối S, công suất hiện tại có thể tăng gấp đôi. VMOS không đối xứng để các đầu cuối S và D không thể thay thế cho nhau như trường hợp trong các FET MOS công suất thấp. Các FET thông thường được giới hạn trong các dòng theo thứ tự milliamperes, nhưng FOS VMOS có sẵn để hoạt động trong phạm vi hiện tại 100A. Điều này cung cấp một sự cải thiện lớn về sức mạnh so với FET thông thường.

Thiết bị VMOS có thể cung cấp giải pháp cho các ứng dụng công suất cao, tần số cao. Mười thiết bị watt đã được phát triển ở tần số trong dải tần số siêu cao (UHF) thấp hơn. Có những ưu điểm quan trọng khác của VMOS FET. Chúng có hệ số nhiệt độ âm để ngăn chặn sự thoát nhiệt. Ngoài ra họ thể hiện dòng rò thấp. Họ có khả năng đạt được tốc độ chuyển đổi cao. Các bóng bán dẫn VMOS có thể được chế tạo để có khoảng cách bằng nhau của các đường cong đặc trưng của chúng để tăng điện áp cổng bằng nhau, vì vậy chúng có thể được sử dụng như các bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực cho các bộ khuếch đại tuyến tính công suất cao.

Hình 47 - Xây dựng VMOS

11.3 Các thiết bị MOS khác

Một loại thiết bị MOS khác là quá trình khuếch tán kép chế tạo FET đôi khi được gọi là DMOS. Thiết bị này có ưu điểm là giảm độ dài của các kênh, do đó cung cấp khả năng tiêu tán năng lượng thấp tuyệt vời và khả năng tốc độ cao.

Chế tạo FET trên các đảo silicon nhỏ trên đế sapphire đôi khi được gọi là SOS. Các đảo silicon được hình thành bằng cách khắc một lớp silicon mỏng phát triển trên đế sapphire. Kiểu chế tạo này cung cấp cách điện giữa các đảo silicon, do đó làm giảm đáng kể điện dung ký sinh giữa các thiết bị.

Công nghệ MOS có lợi thế là cả tụ điện và điện trở (sử dụng MOSFET) được chế tạo cùng lúc với FET, mặc dù các tụ điện có giá trị lớn là không khả thi. Sử dụng MOSFET cải tiến, điện trở hai cực được tạo ra và cổng MOSFET được kết nối với cống khiến FET hoạt động ở mức độ chụm. Cổng MOSFET được kết nối với cống thông qua nguồn điện khiến FET bị sai lệch nơi nó sẽ hoạt động trong vùng điện trở được điều khiển bằng điện áp của các đặc tính. Theo cách này, các điện trở tải cống được thay thế bằng MOSFET thay vì điện trở lắng do đó tiết kiệm diện tích chip.

TÓM TẮT

Mục đích của chương này là giới thiệu cho bạn về phân tích và thiết kế các mạch khuếch đại sử dụng các bóng bán dẫn hiệu ứng trường. FET khá khác biệt so với BJT. Hoạt động của nó được điều khiển bởi một điện áp tương phản với BJT, một thiết bị được điều khiển hiện tại.

Cách tiếp cận của chúng tôi song song với các chương của BJT. Chúng tôi bắt đầu với một cuộc kiểm tra các hiện tượng vật lý chi phối hành vi của FET. Trong quá trình này, chúng tôi nhấn mạnh sự tương phản giữa FET và BJT. Chúng tôi bắt đầu nghiên cứu với MOSFE và sau đó chuyển sự chú ý của chúng tôi sang JFE. Ngoài ra, chúng tôi đã phát triển các mô hình tín hiệu nhỏ cho các thiết bị quan trọng này. Chúng tôi đã sử dụng các mô hình đó để phân tích các cấu hình khác nhau của bộ khuếch đại FET. Khi chúng tôi biết cách phân tích các mạch FET, chúng tôi chuyển sự chú ý sang thiết kế để đáp ứng các thông số kỹ thuật. Chúng tôi cũng kiểm tra các mô hình được sử dụng bởi các chương trình mô phỏng máy tính.

Chúng tôi đã xem xét ngắn gọn cách thức mà FET được chế tạo như một phần của các mạch tích hợp. Chương này kết thúc với phần giới thiệu về các loại thiết bị FET khác, bao gồm MESFE và VMOS.

TRƯỚC-10. Thiết kế bộ khuếch đại FET

TIẾP THEO- 1. Ưu điểm và nhược điểm của FET