Felt effekt transistor

En felt-effekt transistor er en elektrisk halvleder enhed, hvis udgangsstrøm styres af et felt derfor ved en spænding med samme tegn. Dysesignalet tilføres til porten, det regulerer ledningen af ​​kanalen af ​​n eller p-typen. I modsætning til bipolare transistorer, hvor signalet er af alternativ polaritet. Det andet tegn er dannelsen af ​​strømmen udelukkende af de vigtigste luftfartsselskaber( med samme tegn).

Klassificering af felt-effekt transistorer

Lad os starte klassifikationen. Varianter af felt-effekt transistorer er talrige, hver arbejder ifølge algoritmen:

1. Type af ledningskanal: n eller p. Faktoren bestemmer polariteten af ​​styrespændingen.
2. Efter struktur. Med pn-overgang smeltet, diffusion, MDP( MOP), med en Schottky barriere, tyndfilm.
3. Antallet af elektroder er 3 eller 4. I sidstnævnte tilfælde betragtes substratet som et særskilt emne, som giver dig mulighed for at styre strømmen af ​​strøm gennem kanalen( udover porten).
4. Dirigent Materiale. Silicon, germanium, galliumarsenid er almindelige i dag. Halvledermaterialet er markeret med symbolbogstaverne( K, D, A) eller( i produkter fra militærindustrien) tal( 1, 2, 3).
   instagram viewer
5. Programklassen er ikke medtaget i markeringen, angivet med referencebøger, der giver information om, at felt-effekt-transistoren ofte indgår i sammensætningen af ​​forstærkere, radiomodtagere. I verdenspraksis er der en opdeling i anvendelighed i følgende 5 grupper: høj-, lavfrekvente, likestrømforstærkere, modulatorer, nøgleelementer.
   

   Halvledertransistor

6. Udvalget af elektriske parametre bestemmer det sæt værdier, hvor felt-effekt-transistoren fortsat kan fungere. Spænding, strøm, frekvens.
7. Ved designfunktioner skelnes enhedselementer, alkathroner, technetroner, gittermotstande. Hver enhed er udstyret med nøglefunktioner. Alkatronelektroder er lavet med koncentriske ringe, hvilket øger mængden af ​​strømmen.
8. Ved antallet af strukturelle elementer indesluttet af et substrat udsender dobbelt, komplementær.

Ud over den generelle klassificering er der udarbejdet et specialiseret, defineret driftsprincip. Distinguish:

1. Felt effekt transistorer med pn-junction kontrol.
2. Schottky Field Effect Transistorer.
3. isolerede felt effekt transistorer:

• Med indbygget kanal.
• Med en induceret kanal.

I litteraturen er strukturerne desuden bestilt som følger: Det er upraktisk at anvende MOP betegnelsen, strukturer på oxider betragtes som et specielt tilfælde af MIS( metal, dielektrisk, halvleder).Schottky-barrieren( MeP) skal identificeres separat, da den er en anden struktur. Minder om egenskaber p-n-overgang. Vi tilføjer, at det dielektriske( siliciumnitrid) og oxid( tetravalent silicium) strukturelt er i stand til samtidig at komme ind i transistoren, som det skete med KP305.Sådanne tekniske løsninger anvendes af folk, der søger metoder til at opnå produktets unikke egenskaber, reducere omkostningerne.

Blandt fremmede forkortelser for felt-effekt-transistorer er kombinationen FET forbeholdt, nogle gange betegner den typen af ​​kontrol med en pn-kryds. I sidstnævnte tilfælde møder vi JFET.Ord er synonymer. I udlandet er det sædvanligt at adskille oxid( MOSFET, MOS, MOST - synonymer) og nitrid( MNS, MNSFET) felt effekt transistorer. Tilstedeværelsen af ​​en Schottky barriere er markeret med SBGT.Tilsyneladende er den materielle værdi, den indenlandske litteratur, betydningen af ​​fakta tavs.

Elektroderne af felteffekt transistorer i diagrammerne er angivet: D( afløb) - afløb, S( kilde) - kilde, G( gate) - port. Substrat kaldes substrat.

Felt-effekt transistor enhed

Styrelektroden af ​​en felt-effekt transistor kaldes en port. Kanalen er dannet af en halvleder af vilkårlig ledningsevne type. Polariteten af ​​styrespændingen er positiv eller negativ. Feltet af det tilsvarende tegn fortrænger frie bærebølger, indtil isthusen under portelektroden bliver tom overhovedet. Opnået ved at anvende et felt til enten pn-krydset eller den homogene halvleder. Strømmen bliver nul. Sådan virker en felt effekt transistor.

Strømmen flyder fra kilden til afløbet, begynder begyndere traditionelt pga. Spørgsmålet om at skelne mellem de to angivne elektroder. Der er ingen forskel i hvilken retning afgifterne flytter. Felt effekt transistor er reversibel. Laderenes unipolaritet forklarer det lave lydniveau. Derfor indtager transistorer en dominerende stilling inden for teknologi.

En vigtig funktion af enhederne er en stor indgangsbestandighed, især vekselstrøm. Den indlysende kendsgerning stammer fra kontrollen af ​​den omvendt forspændte pn-junction( Schottky-overgangen) eller kapacitansen af ​​den teknologiske kondensator i området med den isolerede port.

Underlag udstråles ofte ulegerede halvledere. Til felt-effekt transistorer med en Schottky gate - gallium arsenid. I sin rene form er det en god isolator, som produktet indeholder følgende krav:

1. Ingen negative fænomener ved krydset med kanalen, kilden, drænet: lysfølsomhed, parasitisk kontrol over substratet, parametrehysterese.
2. Termisk stabilitet under de teknologiske cyklusser af produktfremstilling: Modstand mod udglødning, epitaxi. Manglen på diffusion af urenheder i de aktive lag forårsaget af denne nedbrydning.
3. Mindste urenheder. Kravet er tæt knyttet til den foregående.
4. Højkvalitets krystalgitter, mindste defekter.

Det er svært at oprette et lag af betydelig tykkelse, der opfylder listen over forhold. Derfor tilføjes det femte krav, hvilket består i muligheden for gradvis vækst af substratet til den ønskede størrelse.

Felt effekt transistorer med kontrol pn-junction og MeP

I dette tilfælde adskiller type af ledningsmaterialets ledningsevne sig fra den, der anvendes af kanalen. I praksis er der forskellige forbedringer. Lukkeren består af fem områder, forsænket i kanalen. Lavere spænding kan styre strømmen af ​​strømmen. Gennemsnitlig stigning i gevinst.

Den omvendte bias af pn-junction bruges i kredsløbene, desto stærkere er den smalere kanalen til strømmen. Ved en bestemt spændingsværdi er transistoren låst. Forward bias er farlig på grund af det faktum, at et kraftigt styret kredsløb kan påvirke gate kredsløb. Hvis krydset er åbent, vil en stor strøm strømme, eller en højspænding vil blive anvendt. Den normale tilstand er tilvejebragt ved korrekt valg af polaritet og andre egenskaber ved strømkilden, valget af transistorens driftspunkt.

I nogle tilfælde er direkte portstrømme forsætligt brugt. Det er bemærkelsesværdigt, at disse MOSFET'er kan bruge denne tilstand, hvor substratet danner et p-n-kryds med kanalen. Kildens bevægelige ladning er opdelt mellem porten og afløbet. Du kan finde det område, hvor der opnås en betydelig nuværende gevinst. Styret af lukkermodus. Med en stigning i nuværende iz( op til 100 μA) forringes kredsløbets parametre kraftigt.

En lignende inklusion anvendes af det såkaldte gatefrekvensdetektorkredsløb. Designet udnytter de retificerende egenskaber af pn-forbindelsen mellem porten og kanalen. Fremadgående forskydning er lille eller endog nul. Enheden styres stadig af portstrømmen. I afløbskredsløbet opnås en signifikant signalforstærkning. Rectified spænding til porten blokerer, varierer i henhold til input loven. Samtidig med detektion opnås signalforstærkning. Afløbsspændingsspændingen indeholder komponenter:

• Konstant komponent. Ikke brugt.
• Signal med bærefrekvens. Plant på jorden ved hjælp af filtertanke.
• Signal med baseband frekvens. Behandlet for at udvinde den pantsatte information.

Ulempen ved gatefrekvensdetektoren anses for at være en stor ikke-lineær forvrængningsfaktor. Endvidere er resultaterne lige så dårlige for svage( kvadratiske afhængighed af arbejdskarakteristikken) og stærke( exit til cut-off mode) signaler. En noget bedre viser fase detektoren på en dobbelt gate transistor. Et referencesignal tilføres til en kontrolelektrode, en informationskomponent er dannet på drænet, forstærket af en felt-effekt-transistor.

På trods af store lineære forvrængninger anvendes effekten. For eksempel i selektive effektforstærkere målt ved at transmittere et smalt frekvensspektrum. Harmoniske stoffer filtreres, har ingen stor indflydelse på kredsløbets endelige kvalitet.

Schottky barriere metal-halvleder( MeP) transistorer er næsten identiske med dem med en pn-kryds. I det mindste når det kommer til arbejdet principper. Men takket være de specielle kvaliteter af metal-halvlederovergangen kan produkterne fungere ved en forøget frekvens( tenner af GHz, grænsefrekvenserne i området 100 GHz).Samtidig er MeP-strukturen enklere at implementere, når det kommer til fremstilling og teknologiske processer. Frekvensegenskaberne bestemmes af portens ladetid og mobilitet for bæreren( for GaAs over 10.000 sq C / V s).

MOSFET

I MOS-strukturer er porten pålideligt isoleret fra kanalen, kontrollen skyldes udelukkende feltets virkning. Isolering udføres af siliciumoxid eller nitrid. Det er lettere at anvende disse belægninger på overfladen af ​​krystallen. Det er bemærkelsesværdigt, at der i dette tilfælde også er metal-halvlederovergange i kilde- og dræningsområdet, som i enhver polær transistor. Denne kendsgerning er glemt af mange forfattere eller nævnes ved at passere gennem brugen af ​​den mystiske sætning "ohmiske kontakter".

I emnet om Schottky-dioden blev dette spørgsmål rejst. Ikke altid ved krydset mellem metal og halvlederbarriere. I nogle tilfælde, ohmisk kontakt. Det afhænger for det meste af funktionerne i teknologisk forarbejdning og geometriske dimensioner. Tekniske egenskaber ved rigtige enheder er stærkt afhængige af forskellige defekter af oxid( nitrid) laget. Her er nogle:

1. Ufuldkommenheden af ​​krystalgitteret i overfladeområdet skyldes brudte bindinger ved grænsen for materialeskiftet. Indflydelsen udøves som friatomer af en halvleder, der og urenheder som ilt, hvilket under alle omstændigheder er. For eksempel, når man anvender metoder til epitaxi. Som følge heraf vises energiniveauer, der ligger i dybden af ​​den forbudte zone.
2. Ved grænsen for oxid og halvleder( 3 nm tykt) dannes en overskydende ladning, hvis art endnu ikke er blevet forklaret. Formentlig spilles rollen af ​​positive tomme rum( huller) af defekte atomer i halvlederen selv og ilt.
3. Driften af ​​ioniserede atomer af natrium, kalium og andre alkalimetaller forekommer ved lave spændinger på elektroden. Dette øger ladningen akkumuleret ved lagets grænse. For at blokere denne virkning i siliciumoxid anvendes fosforoxid( anhydrid).

Volumetrisk positiv ladning i oxid påvirker tærskelspændingen, hvor kanalen er låst op. Parameteren bestemmer omskiftningshastigheden og bestemmer lækstrømmen( under tærsklen).Derudover påvirkes responsen af ​​portmaterialet, tykkelsen af ​​oxidlaget og koncentrationen af ​​urenheder. Resultatet kommer således igen til teknologien. For at få den specificerede tilstand, vælg materialer, geometriske dimensioner, fremstillingsproces med lave temperaturer. Separate teknikker vil også reducere antallet af defekter, hvilket gunstigt påvirker reduktionen af ​​den parasitære ladning.