Kenttävaikutransistori

Kenttätransistori on sähköinen puolijohdelaite, jonka lähtövirtaa ohjaa kenttä, siis saman merkin jännite. Muodostussignaali syötetään porttiin, se säätelee n tai p-tyypin kanavan johtamista. Toisin kuin bipolaariset transistorit, joissa signaali on vaihtelevaa napaisuutta. Toinen merkki on nykyisen pelkästään tärkeimpien kuljettajien( saman merkin) muodostaminen.

Kenttätransistoreiden luokitus

Aloitetaan luokitus. Kenttävaikutteisten transistorien lajikkeita on lukuisia, kukin toimii algoritmin mukaisesti:

1. Johtokanavan tyyppi: n tai p. Tekijä määrittää ohjausjännitteen napaisuuden.
2. Rakenteen mukaan. Pn-siirtymällä fuusioitunut, diffuusio, MDP( MOP), jossa Schottky-este, ohutkalvo.
3. Elektrodien lukumäärä on 3 tai 4. Viimeksi mainitussa tapauksessa alustaa pidetään erillisenä kohteena, jolloin voit ohjata virran kulkua kanavan läpi( portin lisäksi).
4. Johtimateriaali. Silicon, germanium, gallium arsenidi ovat nykyään yleisiä.Puolijohdemateriaali on merkitty symbolikirjaimilla( K, D, A) tai( sotateollisuuden tuotteissa) numeroilla( 1, 2, 3).
instagram viewer
5. Sovellusluokkaa ei sisällytetty merkintään, joka on merkitty viitekirjoilla, jotka antavat tietoa siitä, että kenttävaikutransistori sisältyy usein vahvistimien, radiovastaanottimien kokoonpanoon. Maailman käytännössä on olemassa jakautuminen sovellettavaksi seuraaviin 5 ryhmään: korkea, matala taajuus, tasavirta vahvistimet, modulaattorit, avaimet.
   

   Puolijohdetransistori

6. Sähköisten parametrien alue määrittelee arvojen joukon, jossa kenttävaikutransistori pysyy toiminnassa. Jännite, virta, taajuus.
7. Suunnitteluominaisuuksilla erotetaan yksiköt, alkatronit, teknetronit, ristikkovastukset. Jokaisella laitteella on keskeiset ominaisuudet. Alkatronielektrodit valmistetaan samankeskisillä renkailla, mikä lisää virtaavan virran määrää.
8. Yhden substraatin ympäröimien rakenteellisten elementtien lukumäärällä saadaan kaksinkertainen, täydentävä.

Yleisen luokituksen lisäksi on keksitty erityinen, määriteltävä toimintaperiaate. Erottele:

1. Kenttävaikutteiset transistorit, joissa on pn-liitosohjaus.
2. Schottky Field Effect transistorit.
3. -eristetyt kenttävaikutransistorit:

• Sisäänrakennetulla kanavalla.
• Indusoidulla kanavalla.

Kirjallisuudessa rakenteita järjestetään lisäksi seuraavasti: MOP-nimityksen käyttäminen on epäkäytännöllistä, oksidien rakenteita pidetään MIS: n( metalli, dielektrinen, puolijohde) erityistapana. Schottky-este( MeP) on yksilöitävä erikseen, koska se on erilainen rakenne. Muistuttaa ominaisuuksia p-n-siirtymä.Lisätään, että rakenteellisesti dielektrinen( piiitridi) ja oksidi( tetravalentti pii) pystyvät samanaikaisesti siirtymään transistoriin, kuten tapahtui KP305: n kanssa. Tällaisia ​​teknisiä ratkaisuja käyttävät ihmiset, jotka etsivät menetelmiä tuotteen ainutlaatuisten ominaisuuksien saamiseksi, alentavat kustannuksia.

Kenttävaikutteisten transistoreiden ulkomaalaisten lyhenteiden joukossa FET-yhdistelmä on varattu, joskus se tarkoittaa ohjauksen tyyppiä pn-liitoksella. Jälkimmäisessä tapauksessa tapaamme tämän kanssa JFETin. Sanat ovat synonyymeja. Ulkomailla on tavallista erottaa oksidi-( MOSFET, MOS, MOST - synonyymit) ja nitridi-( MNS, MNSFET) kenttätransistorit. Schottky-esteen läsnäolo on merkitty SBGT: llä.Ilmeisesti aineellinen arvo, kotimainen kirjallisuus tosiasian merkitys on hiljainen.

Kaavioiden kenttätransistoreiden elektrodit on merkitty seuraavasti: D( valua) - valua, S( lähde) - lähde, G( portti) - portti. Substraattia kutsutaan substraatiksi.

Kenttätransistori-laite

Kenttätransistorin ohjauselektrodia kutsutaan portiksi. Kanava muodostuu puolijohde, jolla on mielivaltainen johtavuus. Ohjausjännitteen napaisuus on positiivinen tai negatiivinen. Vastaavan merkin kenttä syrjäyttää vapaat kantoaallot, kunnes porttielektrodin alla oleva kannu tyhjenee. Saavutettiin soveltamalla kenttää joko pn-liitokseen tai homogeeniseen puolijohteeseen. Virta on nolla. Näin toimii kenttävaikutransistori.

Virta kulkee lähteestä viemäriin, aloittelijoille on perinteisesti kiusattu erottaa kaksi osoitettua elektrodia. Ei ole eroa, missä suunnassa maksut liikkuvat. Kenttävaikutransistori on palautuva. Latauskantojen unipolaarisuus selittää matalan melutason. Siksi teknologian alalla transistorit ovat määräävässä asemassa.

muotoilu Laitteiden keskeinen piirre on suuri tulonkestävyys, erityisesti vaihtovirta. Ilmeinen seikka johtuu käännetyn biasoidun pn-liitoksen( Schottky-siirtymän) ohjauksesta tai teknologisen kondensaattorin kapasitanssista eristetyn portin alueella.

Substraatit ovat usein ulkonevia seostamattomia puolijohteita. Kenttävaikutteisille transistoreille, joissa on Schottky-portti - gallium-arsenidi. Puhtaassa muodossaan se on hyvä eristin, johon tuote sisältää seuraavat vaatimukset:

1. Ei negatiivisia ilmiöitä kanavan kanssa, lähde, viemäri: valoherkkyys, loistaudit substraatin yli, parametrien hystereesi.
2. Lämpöstabiilisuus tuotevalmistuksen teknisten jaksojen aikana: kestävyys hehkuttamiselle, epitoksi. Tämän hajoamisen aiheuttama aktiivisten kerrosten epäpuhtauksien diffuusion puute.
3. Minimi epäpuhtaudet. Vaatimus liittyy läheisesti edelliseen.
4. Korkealaatuiset kristalliristikot, vähimmäisvirheet.

On vaikeaa luoda huomattavan paksua kerrosta, joka täyttää ehdot. Siksi lisätään viides vaatimus, joka koostuu substraatin asteittaisen kasvun mahdollisuudesta haluttuun kokoon.

Kenttävaikutransistorit, joissa on ohjaus pn-liitos ja MeP

Tässä tapauksessa porttimateriaalin johtokyky eroaa kanavan käyttämästä.Käytännössä on olemassa useita parannuksia. Suljin koostuu viidestä alueesta, jotka on upotettu kanavaan. Alempi jännite voi ohjata virran virtausta. Keskimääräinen lisäys voittoon.

Pn-risteyksen kääntöbiasiaa käytetään piirissä, sitä voimakkaampi, sitä kapeampi kanava virtaa. Tietyillä jännitearvoilla transistori on lukittu. Eteenpäin suuntautuva suuntaus on vaarallista, koska voimakas ohjattu piiri voi vaikuttaa portin piiriin. Jos liitos on auki, suuri virta virtaa tai käytetään suurjännitettä.Normaalitila saadaan polaarisuuden ja muiden virtalähteen ominaisuuksien oikeasta valinnasta, transistorin toimintapisteen valinnasta.

Kuitenkin joissakin tapauksissa suoria porttivirtoja käytetään tarkoituksellisesti. On huomattava, että nämä MOSFETit voivat käyttää tätä tilaa, jossa substraatti muodostaa p - n-liitoksen kanavan kanssa. Lähteen liikkuva lataus jaetaan portin ja viemärin välille. Löydät alueen, jolla saavutetaan merkittävä virranvahvistus. Ohjattu laukaisintilassa. Nykyisen iz kasvun myötä( jopa 100 μA) piirin parametrit heikkenevät jyrkästi.

Samankaltaista sisällyttämistä käyttää ns. Porttitaajuuden ilmaisupiiri. Suunnittelussa hyödynnetään portin ja kanavan välisen pn-liitoksen korjaavia ominaisuuksia. Eteenpäin siirtyminen on pieni tai jopa nolla. Laitetta ohjaa edelleen porttivirta. Tyhjennyspiiri tuottaa merkittävän signaalin tehostamisen. Portin korjattu jännite estyy, vaihtelee syöttölainsäädännön mukaan. Samanaikaisesti havaitsemisen kanssa saavutetaan signaalin vahvistaminen. Tyhjennyspiirin jännite sisältää komponentteja:

• vakio-komponentti. Ei käytössä.
• Signaali kantoaaltotaajuudella. Istuta maahan käyttämällä säiliöitä.
• Signaali, jossa on kantataajuus. Käsitelty luvatun tiedon purkamiseksi.

Portin taajuusilmaisimen haittana pidetään suurta epälineaarista vääristymiskerrointa. Lisäksi tulokset ovat yhtä huonot heikoille( neliömäinen riippuvuus työominaisuuksista) ja voimakkaista( poistuminen katkaisutilaan) signaaleista. Jonkin verran paremmin osoittaa kaksoisportin transistorin vaiheenilmaisimen. Vertailusignaali syötetään yhteen ohjauselektrodiin, informaatiokomponentti muodostetaan viemäriin, jota vahvistetaan kenttävaikutransistorin avulla.

Huolimatta suurista lineaarisista vääristymistä vaikutusta käytetään. Esimerkiksi valikoivissa tehovahvistimissa, jotka on mitattu lähettämällä kapea taajuusspektri. Harmoniset suodatetaan, eivät vaikuta suuresti piirin lopulliseen laatuun.

Schottky-este-metalli-puolijohdetransistorit( MeP) ovat lähes identtiset pn-liitoksen kanssa. Ainakin työn periaatteissa. Metalli-puolijohde-siirtymän erityisominaisuuksien ansiosta tuotteet pystyvät toimimaan suuremmalla taajuudella( kymmeniä GHz: ää, rajataajuuksia alueella 100 GHz).Samalla MeP-rakenne on yksinkertaisempaa toteuttaa valmistus- ja teknologiaprosesseissa. Taajuusominaisuudet määräytyvät portin latausaika ja kantoaallon liikkuvuus( GaA: ille yli 10 000 neliömetriä / V s).

MOSFET

MOS-rakenteissa portti eristetään luotettavasti kanavasta, ohjaus johtuu kokonaan kentän vaikutuksesta. Eristys suoritetaan piioksidilla tai nitridillä.Näitä pinnoitteita on helpompi soveltaa kiteen pinnalle. On huomattava, että tässä tapauksessa lähde- ja valuma-alueella on myös metalli-puolijohde-siirtymiä, kuten missä tahansa polaarisessa transistorissa. Monet tekijät unohtavat tämän tosiasian tai mainitaan, että ne kulkevat salaperäisen lauseen "ohmiset yhteydet" käytön kautta.

Schottky-diodia koskevassa aiheessa tämä kysymys esitettiin. Ei aina metalli- ja puolijohdeesteiden risteyksessä.Joissakin tapauksissa ohminen yhteys. Se riippuu suurimmaksi osaksi teknologisen prosessin ominaisuuksista ja geometrisista mitoista. Todellisten laitteiden tekniset ominaisuudet riippuvat voimakkaasti oksidi-( nitridikerroksen) eroista. Seuraavassa on muutamia:

1. Pinta-alueen kideristikon epätäydellisyys johtuu rikkoutuneista sidoksista materiaalimuutoksen rajalla. Vaikutus kohdistuu puolijohdon vapaisiin atomeihin ja epäpuhtauksiin, kuten happeen, joka on joka tapauksessa. Esimerkiksi, kun käytetään epitaksin menetelmiä.Tämän seurauksena energian tasot näkyvät kielletyn vyöhykkeen syvyydessä.
2. Oksidin ja puolijohdesarjan( 3 nm paksuinen) rajalla muodostuu ylimääräinen varaus, jonka luonnetta ei ole vielä selitetty. Oletettavasti roolia pelaavat puolijohdekomponentin ja hapen viallisten atomien positiiviset tyhjät välit( reiät).
3. Natriumin, kaliumin ja muiden alkalimetallien ionisoituneiden atomien kulkeutuminen tapahtuu elektrodin alhaisilla jännitteillä.Tämä lisää kerrosten rajaan kertynyttä varausta. Tämän vaikutuksen estämiseksi piidioksidissa käytetään fosforioksidia( anhydridiä).

Volumetrinen positiivinen varaus oksidissa vaikuttaa kynnysjännitteeseen, jolla kanava on auki. Parametri määrittää kytkentänopeuden ja määrittää vuotovirran( kynnyksen alapuolella).Lisäksi vaste vaikuttaa porttimateriaalilla, oksidikerroksen paksuudella ja epäpuhtauksien pitoisuudella. Siten tulos taas palaa teknologiaan. Saadaksesi määritetyn tilan, valitse materiaalit, geometriset mitat, valmistusprosessi alhaisissa lämpötiloissa. Erilliset tekniikat vähentävät myös vikojen lukumäärää, mikä vaikuttaa suotuisasti loisen latauksen vähenemiseen.