Transistor ad effetto di campo

Un transistor ad effetto di campo è un dispositivo elettrico a semiconduttore la cui corrente di uscita è controllata da un campo, quindi, da una tensione dello stesso segno. Il segnale di formatura è alimentato al gate, regola la conduzione del canale di tipo n o p. A differenza dei transistor bipolari, dove il segnale è di polarità alternata. Il secondo segno è la formazione della corrente esclusivamente dai principali vettori( dello stesso segno).

Classificazione dei transistor ad effetto di campo

Iniziamo la classificazione. Le varietà di transistor ad effetto di campo sono numerose, ognuna funziona secondo l'algoritmo:

1. Tipo di canale di conduzione: n o p. Il fattore determina la polarità della tensione di controllo.
2. Per struttura. Con transizione pn fuso, diffusione, MDP( MOP), con barriera Schottky, film sottile.
3. Il numero di elettrodi è 3 o 4. Nell'ultimo caso, il substrato è considerato un soggetto separato, consentendo di controllare il flusso di corrente attraverso il canale( oltre al gate).
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4. Materiale conduttore. Silicio, germanio, arseniuro di gallio sono comuni oggi. Il materiale semiconduttore è contrassegnato con le lettere simbolo( K, D, A) o( nei prodotti dell'industria militare) numeri( 1, 2, 3).
5. La classe dell'applicazione non è inclusa nella marcatura, indicata dai libri di riferimento che forniscono informazioni sul fatto che il transistor ad effetto di campo è spesso incluso nella composizione di amplificatori, ricevitori radio. Nella pratica mondiale, vi è una divisione nell'applicabilità nei seguenti 5 gruppi: amplificatori ad alta, bassa frequenza, corrente continua, modulatori, quelli chiave.
   

   Transistor a semiconduttore

6. La gamma di parametri elettrici determina l'insieme di valori in cui il transistor ad effetto di campo rimane operativo. Tensione, corrente, frequenza.
7. In base alle caratteristiche di progettazione si distinguono unitroni, alcatroni, tecnetroni, resistori di rete. Ogni dispositivo è dotato di funzionalità chiave. Gli elettrodi alkatron sono realizzati con anelli concentrici, aumentando la quantità di corrente che scorre.
8. Dal numero di elementi strutturali racchiusi da un substrato emettono doppio, complementare.

Oltre alla classificazione generale, è stato inventato un principio operativo specifico e definito. Distinguere: transistor ad effetto di campo

1. con controllo pn-junction. Transistor ad effetto di campo Schottky
2. .Transistor ad effetto di campo isolato
3. :

• con canale integrato.
• con un canale indotto.

In letteratura, le strutture sono ordinate ulteriormente come segue: non è pratico utilizzare la designazione MOP, le strutture sugli ossidi sono considerate un caso speciale di MIS( metallo, dielettrico, semiconduttore).La barriera Schottky( MeP) dovrebbe essere identificata separatamente, poiché è una struttura diversa. Ricorda le proprietà p-n-transition. Aggiungiamo che strutturalmente il dielettrico( nitruro di silicio) e l'ossido( silicio tetravalente) sono in grado di entrare nel transistor allo stesso tempo, come è successo con KP305.Tali soluzioni tecniche sono utilizzate da persone in cerca di metodi per ottenere le proprietà uniche del prodotto, ridurre i costi. Dispositivi

Tra le abbreviazioni straniere per transistor ad effetto di campo, la combinazione FET è riservata, a volte indica il tipo di controllo con una giunzione pn. In quest'ultimo caso, insieme a questo incontriamo JFET.Le parole sono sinonimi. All'estero, è consuetudine separare transistor ad effetto di campo di ossido( MOSFET, MOS, MOST - sinonimi) e nitruro( MNS, MNSFET).La presenza di una barriera Schottky è contrassegnata con SBGT.Apparentemente, il valore materiale, la letteratura domestica, il significato del fatto è silenzioso.

Gli elettrodi dei transistor ad effetto di campo nei diagrammi sono indicati con: D( drenaggio) - drain, S( source) - source, G( gate) - gate. Il substrato è chiamato substrato. Dispositivo a transistor ad effetto di campo

L'elettrodo di controllo di un transistor ad effetto di campo è chiamato gate. Il canale è formato da un semiconduttore di tipo a conducibilità arbitraria. La polarità della tensione di controllo è positiva o negativa. Il campo del segno corrispondente sposta i portatori liberi finché l'istmo sotto l'elettrodo di gate è completamente vuoto. Ottenuto applicando un campo alla giunzione pn o al semiconduttore omogeneo. La corrente diventa zero.È così che funziona un transistor ad effetto di campo.

La corrente scorre dalla sorgente allo scarico, i principianti tradizionalmente sono tormentati dalla questione di distinguere i due elettrodi indicati. Non c'è differenza in quale direzione si muovono le cariche. Il transistor ad effetto di campo è reversibile. L'unipolarità dei portatori di carica spiega il basso livello di rumore. Pertanto, nel campo dei transistor tecnologici occupano una posizione dominante.

Una caratteristica fondamentale dei dispositivi è una grande resistenza di ingresso, in particolare la corrente alternata. L'ovvio fatto deriva dal controllo della giunzione pn polarizzata inversa( la transizione di Schottky) o della capacità del condensatore tecnologico nella regione della porta isolata. I substrati

sono spesso semiconduttori non legati sporgenti. Per transistor a effetto campo con gate Schottky - arsenuro di gallio. Nella sua forma pura, è un buon isolante a cui il prodotto include i seguenti requisiti:

1. Nessun fenomeno negativo alla giunzione con il canale, fonte, scarico: fotosensibilità, controllo parassitario sul substrato, isteresi dei parametri.
2. Stabilità termica durante i cicli tecnologici di produzione del prodotto: resistenza alla ricottura, epitassia. La mancanza di diffusione di impurità negli strati attivi causata da questo degrado.
3. Impurità minime. Il requisito è strettamente correlato al precedente.
4. Retino cristallino di alta qualità, difetti minimi.

È difficile creare uno strato di spessore considerevole che soddisfi l'elenco delle condizioni. Pertanto, viene aggiunto il quinto requisito, che consiste nella possibilità di una crescita graduale del substrato alla dimensione desiderata.

Transistor ad effetto di campo con controllo pn-junction e MeP

In questo caso, il tipo di conduttività del materiale di gate differisce da quello utilizzato dal canale. In pratica, ci sono vari miglioramenti. L'otturatore è composto da cinque aree, incassate nel canale. Una tensione inferiore può controllare il flusso di corrente. Aumento medio del guadagno

La polarizzazione inversa della giunzione pn viene utilizzata nei circuiti: più forte, più stretto è il canale per il flusso di corrente. Ad un certo valore di tensione, il transistor è bloccato. La polarizzazione diretta è pericolosa a causa del fatto che un circuito controllato potente può influenzare il circuito di gate. Se la giunzione è aperta, fluirà una grande corrente o verrà applicata una tensione elevata. La modalità normale è fornita dalla corretta selezione di polarità e altre caratteristiche della fonte di alimentazione, la scelta del punto di funzionamento del transistor.

Tuttavia, in alcuni casi, le correnti di gate diretto sono intenzionalmente utilizzate.È interessante notare che questi MOSFET possono utilizzare questa modalità, in cui il substrato forma una giunzione p - n con il canale. La carica mobile della sorgente è divisa tra il gate e lo scarico.È possibile trovare l'area in cui si ottiene un significativo guadagno di corrente. Controllato dalla modalità otturatore. Con un aumento dell'attuale iz( fino a 100 μA), i parametri del circuito si deteriorano bruscamente.

Un'inclusione simile viene utilizzata dal cosiddetto circuito del rivelatore di frequenza gate. Il progetto sfrutta le proprietà raddrizzanti della giunzione pn tra il gate e il canale. Lo spostamento in avanti è piccolo o addirittura zero. Il dispositivo è ancora controllato dalla corrente del gate. Nel circuito di scarico, si ottiene un guadagno significativo del segnale. La tensione raddrizzata per il gate è bloccante, varia in base alla legge di ingresso. Contemporaneamente al rilevamento, si ottiene l'amplificazione del segnale. La tensione del circuito di scarico contiene componenti: componente costante

• .Non usatoSegnale
• con frequenza portante. Piantare sul terreno utilizzando i serbatoi del filtro. Segnale
• con frequenza in banda base. Elaborato per estrarre le informazioni costituite.

Lo svantaggio del rivelatore di frequenza di gate è considerato un grande fattore di distorsione non lineare. Inoltre, i risultati sono ugualmente negativi per segnali deboli( dipendenza quadratica della caratteristica di lavoro) e forti( uscita dalla modalità di interruzione).Un po 'meglio dimostra il rilevatore di fase su un transistor a doppia porta. Un segnale di riferimento viene inviato ad un elettrodo di controllo, un componente di informazione è formato sullo scarico, amplificato da un transistor ad effetto di campo.

Nonostante le grandi distorsioni lineari, l'effetto viene utilizzato. Ad esempio, negli amplificatori di potenza selettivi misurati trasmettendo uno spettro di frequenze stretto. Le armoniche sono filtrate, non hanno un grande impatto sulla qualità finale del circuito.

I transistor metallo-semiconduttore( MeP) a barriera Schottky di

sono quasi identici a quelli con una giunzione pn. Almeno quando si tratta di principi di lavoro. Ma grazie alle speciali qualità della transizione metallo-semiconduttore, i prodotti sono in grado di operare ad una frequenza maggiore( decine di GHz, le frequenze al contorno nella regione di 100 GHz).Allo stesso tempo, la struttura MeP è più semplice da implementare quando si tratta di processi produttivi e tecnologici. Le caratteristiche di frequenza sono determinate dal tempo di carica del gate e dalla mobilità del vettore( per GaAs oltre 10.000 quadrati Cm / V s).MOSFET

Nelle strutture MOS, il gate è isolato in modo affidabile dal canale, il controllo è interamente dovuto all'effetto del campo. L'isolamento viene effettuato con ossido di silicio o nitruro.È questi rivestimenti più facili da applicare sulla superficie del cristallo.È interessante notare che in questo caso ci sono anche transizioni metallo-semiconduttore nella regione di source e drain, come in ogni transistor polare. Questo fatto viene dimenticato da molti autori, o viene menzionato nel passaggio attraverso l'uso della misteriosa frase "contatti ohmici".

Nell'argomento sul diodo Schottky è stata sollevata questa domanda. Non sempre alla giunzione di metallo e barriera a semiconduttore. In alcuni casi, contatto ohmico. Dipende in gran parte dalle caratteristiche dell'elaborazione tecnologica e dalle dimensioni geometriche. Le caratteristiche tecniche dei dispositivi reali dipendono fortemente da vari difetti dello strato di ossido( nitruro).Eccone alcuni:

1. L'imperfezione del reticolo cristallino nella regione superficiale è dovuta a legami rotti al limite del cambiamento di materiali. L'influenza è esercitata come atomi liberi di un semiconduttore, lì e impurità come l'ossigeno, che è in ogni caso. Ad esempio, quando si usano metodi di epitassia. Di conseguenza, appaiono i livelli di energia che si trovano nella profondità della zona proibita.
2. Al confine dell'ossido e del semiconduttore( 3 nm di spessore) si forma una carica in eccesso, la cui natura non è stata ancora spiegata. Presumibilmente, il ruolo è giocato da spazi vuoti positivi( fori) di atomi difettosi del semiconduttore stesso e ossigeno.
3. La deriva di atomi ionizzati di sodio, potassio e altri metalli alcalini avviene a basse tensioni sull'elettrodo. Ciò aumenta la carica accumulata al confine degli strati. Per bloccare questo effetto nell'ossido di silicio, viene usato l'ossido di fosforo( anidride).

La carica volumetrica positiva in ossido influenza la tensione di soglia a cui il canale è sbloccato. Il parametro determina la velocità di commutazione e determina la corrente di dispersione( sotto la soglia).Inoltre, la risposta è influenzata dal materiale di gate, dallo spessore dello strato di ossido e dalla concentrazione di impurità.Di conseguenza, il risultato ricade nuovamente sulla tecnologia. Per ottenere la modalità specificata, selezionare materiali, dimensioni geometriche, processo di produzione con basse temperature. Le tecniche separate ridurranno anche il numero di difetti, che influisce favorevolmente sulla riduzione della carica parassitaria.