11。 其他设备

其他设备

本节介绍了正常的双端和三端设备产生的其他设备。

11.1金属半导体势垒结晶体管

金属半导体势垒结晶体管 (MESFET)类似于FET,除了结是金属半导体势垒,与肖特基二极管的情况非常相似。 由硅(Si)或砷化镓(GaAs)制成的FET由扩散或离子注入的栅极构成。 然而,当通道使用肖特基势垒金属栅极时,存在优点 n型和短通道宽度是必需的。 砷化镓(GaAs)很难使用,但它可以形成良好的肖特基势垒,可用于高频应用,因为电子在GaAs中的传播比在Si中的传播更快。 在MESFET中使用GaAs可使晶体管在微波应用中表现出良好的性能。 与硅双极晶体管相比,GaAs MESFET在4 GHz以上的输入频率下具有更好的性能。 这些MESFET具有高增益,低噪声,高效率,高输入阻抗以及可防止热失控的特性。 它们用于微波振荡器,放大器,混频器以及高速开关。 GaAs MESFET用于高频应用。

11.2 VMOSFET(VMOS)

已经进行了大量的研究工作来提高固态设备的功率。 MOSFET表现出很大的前景,其传导通道被修改以形成“ V”,而不是传统的源极到漏极的直线。 添加了额外的半导体层。 术语 VMOS 源于这样的事实,即由于结构的原因,源极和漏极之间的电流遵循垂直路径。 现在,漏极位于一块添加的半导体材料上,如图47所示。 这允许晶体管漏极区域与散热器接触,以帮助消散器件中产生的热量。 V形栅极控制两个垂直MOSFET,一个位于凹口的每一侧。 通过并联两个S端子,电流容量可以加倍。 VMOS是不对称的,因此S和D端子不能像低功率MOS FET那样互换。 常规FET限于毫安量级的电流,但VMOS FET可在100A电流范围内工作。 与传统FET相比,这提供了很大的功率改进。

VMOS器件可以为高频,高功率应用提供解决方案。 已经在较低超高频(UHF)频带的频率下开发了10瓦设备。 VMOS FET还有其他重要优点。 它们具有负温度系数以防止热失控。 它们还具有低漏电流。 它们能够实现高切换速度。 可以使VMOS晶体管具有相等的特性曲线间隔,以获得相等的栅极电压增量,因此它们可以像双极结型晶体管一样用于高功率线性放大器。

VMOS构建

图47 - VMOS构造

11.3其他MOS器件

另一种类型的MOS器件是 双扩散工艺制造FET 有时叫 DMOS。 该装置具有减小通道长度的优点,因此提供优异的低功耗和高速能力。

在蓝宝石衬底上的小硅岛上制造FET有时被称为 SOS。 通过蚀刻在蓝宝石衬底上生长的薄硅层来形成硅岛。 这种类型的制造在硅岛之间提供绝缘,因此大大降低了器件之间的寄生电容。

MOS技术的优势在于,电容器和电阻器(使用MOSFET)与FET同时制造,尽管大值电容器不可行。 使用增强型MOSFET时,会产生两端电阻,MOSFET栅极连接到漏极会导致FET在夹断时工作。 MOSFET栅极通过电源连接到漏极,使FET偏置,在那里它将在特性的电压控制电阻区域中工作。 通过这种方式,漏极负载电阻被MOSFET取代而不是沉积电阻,从而节省了芯片面积。

概要

本章的目的是向您介绍使用场效应晶体管的放大器电路的分析和设计。 FET与BJT完全不同。 其操作由与BJT(电流控制器件)形成对比的电压控制。

我们的方法与BJT章节的方法相似。 我们首先检查了控制FET行为的物理现象。 在此过程中,我们强调了FET和BJT之间的对比。 我们开始使用MOSFET进行研究,然后将注意力转向JFET。 我们还为这些重要设备开发了小信号模型。 我们使用这些模型来分析FET放大器的各种配置。 一旦我们知道如何分析FET电路,我们就会将注意力转向设计以满足规范要求。 我们还检查了计算机模拟程序使用的模型。

我们简要地研究了FET作为集成电路的一部分制造的方式。 本章最后介绍了其他类型的FET器件,包括MESFET和VMOS。