Felt effekt transistor

En felt-effekt transistor er en elektrisk halvleder enhet hvis utgangsstrøm styres av et felt, derfor av en spenning med samme tegn. Dannesignalet blir matet til porten, det regulerer ledningen av kanalen av n eller p-typen. I motsetning til bipolare transistorer, hvor signalet er av alternativ polaritet. Det andre tegnet er dannelsen av strømmen utelukkende av hovedbærerne( med samme tegn).

Klassifisering av felt-effekt transistorer

La oss starte klassifiseringen. Varianter av felt-effekt transistorer er mange, hver fungerer i henhold til algoritmen:

1. Type ledningskanal: n eller p. Faktoren bestemmer polariteten til styrespenningen.
2. Etter struktur. Med pn-overføring smeltet, diffusjon, MDP( MOP), med en Schottky-barriere, tynnfilm.
3. Antall elektroder er 3 eller 4. I sistnevnte tilfelle betraktes substratet som et eget emne, slik at du kan kontrollere strømmen av strøm gjennom kanalen( foruten porten).
4. ledermateriale. Silisium, germanium, galliumarsenid er vanlige i dag. Halvledermaterialet er merket med symbolbokstavene( K, D, A) eller( i produkter fra militærindustrien) tallene( 1, 2, 3).
   instagram viewer
5. Programklassen er ikke inkludert i merkingen, angitt med referansebøker som gir informasjon om at felt-effekt-transistoren ofte inngår i sammensetningen av forsterkere, radiomottakere. I verdenspraksis er det en oppdeling i anvendelighet i følgende 5 grupper: høyfrekvente, likestrømsforsterkere, modulatorer, nøkkelord.
   

   Semiconductor transistor

6. Utvalget av elektriske parametere bestemmer settet av verdier der felt-effekt transistoren fortsatt er mulig. Spenning, strøm, frekvens.
7. Ved designfunksjoner skiller unitrons, alkathroner, technetroner, gittermotstander. Hver enhet er utstyrt med viktige funksjoner. Alkatronelektroder er laget med konsentriske ringer, noe som øker mengden strøm som strømmer.
8. Ved antall strukturelle elementer som er omgitt av ett substrat, utgir det dobbelte, komplementære.

I tillegg til generell klassifisering ble det oppfunnet et spesialisert, definerende operasjonsprinsipp. Distinguish:

1. Felt effekt transistorer med pn-krysskontroll.
2. Schottky Field Effect Transistorer.
3. isolerte felt effekt transistorer:

• Med innebygd kanal.
• Med en indusert kanal.

I litteraturen er strukturer i tillegg bestilt som følger: Det er upraktisk å bruke MOP-betegnelsen. Strukturer på oksider betraktes som et spesielt tilfelle av MIS( metall, dielektrisk, halvleder).Schottky-barrieren( MeP) bør identifiseres separat, siden den er en annen struktur. Påminner egenskaper p-n-overgang. Vi legger til at strukturelle dielektriske( silisiumnitrid) og oksid( tetravalent silisium) er i stand til å komme inn i transistoren samtidig som det skjedde med KP305.Slike tekniske løsninger brukes av folk som ser etter metoder for å oppnå de unike egenskapene til produktet, redusere kostnadene.

Blant utenlandske forkortelser for felt-effekt-transistorer, er kombinasjonen FET reservert, noen ganger betegner den typen kontroll med en pn-kryss. I sistnevnte tilfelle, sammen med dette, møter vi JFET.Ord er synonymer. I utlandet er det vanlig å skille oksid( MOSFET, MOS, MOST - synonymer) og nitrid( MNS, MNSFET) felt effekt transistorer. Tilstedeværelsen av en Schottky-barriere er merket med SBGT.Tilsynelatende er materialverdien, den innenlandske litteraturen, betydningen av faktum stille.

Elektroder av felt-effekt transistorer i diagrammene er betegnet: D( avløp) - avløp, S( kilde) - kilde, G( gate) - port. Substrat kalles substrat.

Felt-effekt transistor enhet

Kontrollelektroden til en felt-effekt transistor kalles en port. Kanalen er dannet av en halvleder av vilkårlig konduktivitetstype. Polariteten til styrespenningen er positiv eller negativ. Feltet til det tilsvarende tegnet forskyver frie bærere til det er en tomgang under portelektroden. Oppnådd ved å påføre et felt til enten pn-krysset eller den homogene halvleder. Strømmen blir null. Slik fungerer en felt effekt transistor.

Strømmen flyter fra kilden til avløpet. Begynnere blir tradisjonelt plaget av spørsmålet om å skille de to indikerte elektrodene. Det er ingen forskjell i hvilken retning kostnadene flytter. Felt effekt transistor er reversibel. Laderenes unipolaritet forklarer det lave støynivået. Derfor har transistorer på området teknologi en dominerende stilling.

En viktig egenskap ved enhetene er en stor inngangsbestandighet, spesielt vekselstrøm. Det åpenbare faktum stammer fra kontrollen av revers-forspent pn-krysset( Schottky-overgangen) eller kapasitansen til den teknologiske kondensatoren i regionen av den isolerte porten.

Underlag utstråles ofte ulegerte halvledere. For felt-effekt transistorer med en Schottky gate - gallium arsenid. I sin rene form er det en god isolator som produktet inneholder følgende krav:

1. Ingen negative fenomener ved krysset med kanalen, kilden, dreneringen: lysfølsomhet, parasittisk kontroll over underlaget, hysterese av parametere.
2. Termisk stabilitet under teknologiske sykluser av produktfremstilling: motstand mot annealing, epitaxy. Mangelen på diffusjon av urenheter i de aktive lagene forårsaket av denne nedbrytningen.
3. Minimum urenheter. Kravet er nært knyttet til den forrige.
4. Høykvalitets krystallgitter, minimumsdefekter.

Det er vanskelig å lage et lag med betydelig tykkelse som oppfyller listen over forhold. Derfor er det femte kravet tilsatt, som består i muligheten for gradvis vekst av substratet til ønsket størrelse.

Felt effekt transistorer med kontroll pn-kryss og MeP

I dette tilfellet er typen av ledningsmateriale ledningsevne forskjellig fra den som brukes av kanalen. I praksis er det ulike forbedringer. Lukkeren består av fem områder, forsynt i kanalen. Lavere spenning kan styre strømmen av strømmen. Gjennomsnittlig økning i gevinst.

Den motsatte forspenningen av pn-krysset brukes i kretsene, jo sterkere, jo smalere kanalen for strømmen. Ved en bestemt spenningsverdi er transistoren låst. Forward bias er farlig på grunn av det faktum at en kraftig styrt krets kan påvirke gate kretsen. Hvis krysset er åpent, vil en stor strøm strømme, eller en høy spenning vil bli brukt. Den normale modusen er gitt ved riktig valg av polaritet og andre egenskaper til strømkilden, valget av driftspunktet til transistoren.

Imidlertid er det i noen tilfeller brukt direkte portstrømmer. Det er bemerkelsesverdig at disse MOSFETene kan bruke denne modusen, hvor substratet danner et p-n-kryss med kanalen. Kildens flytende ladning er delt mellom porten og avløpet. Du kan finne området der en betydelig nåværende gevinst er oppnådd. Kontrollert av lukkermodus. Med en økning i gjeldende iz( opptil 100 μA), forverres parameterens parametere skarpt.

En lignende inkludering brukes av den såkalte gatefrekvensdetektorkretsen. Utformingen utnytter likriktingsegenskapene til pn-krysset mellom porten og kanalen. Foroverforskyvning er liten eller til og med null. Enheten styres fortsatt av portstrømmen. I drenekretsen oppnås en signifikant signalforsterkning. Rektifisert spenning for porten blokkerer, varierer i henhold til inngangsloven. Samtidig med deteksjon oppnås signalforsterkning. Dreneringskretsens spenning inneholder komponenter:

• Konstant komponent. Ikke brukt.
• Signal med bærefrekvens. Plante på bakken ved å bruke filtertanker.
• Signal med baseband frekvens. Behandlet for å trekke ut den pantsatte informasjonen.

Ulempen ved gatefrekvensdetektoren anses å være en stor ikke-lineær forvrengningsfaktor. Dessuten er resultatene like dårlige for svake( kvadratiske avhengighet av arbeidskarakteristikken) og sterke( utgang til cut-off modus) signaler. En noe bedre demonstrerer fasedetektoren på en dobbel gate transistor. Et referansesignal blir matet til en kontrollelektrode, en informasjonskomponent dannes på dreneringen, forsterket av en felt-effekt-transistor.

Til tross for store lineære forvrengninger, brukes effekten. For eksempel i selektive effektforsterkere målt ved å sende et smalt frekvensspekter. Harmonikkfiltrene filtreres, har ingen stor innvirkning på sluttkvaliteten på kretsen.

Schottky barrier metall-halvleder( MeP) transistorer er nesten identiske med de med en pn-kryss. I det minste når det gjelder arbeidsprosesser. Men takket være de spesielle egenskapene til metall-halvlederovergangen, kan produktene operere i økt frekvens( tenner av GHz, grensefrekvensene i området 100 GHz).Samtidig er MeP-strukturen enklere å implementere når det gjelder produksjon og teknologiske prosesser. Frekvensegenskapene bestemmes av portens ladetid og bærermobilitet( for GaAs over 10 000 kvm / V s).

MOSFET

I MOS-strukturer er porten pålitelig isolert fra kanalen, kontrollen er helt på grunn av feltets effekt. Isolasjon utføres av silisiumoksid eller nitrid. Det er disse beleggene lettere å bruke på overflaten av krystallet. Det er bemerkelsesverdig at i dette tilfellet finnes det også metall-halvlederoverganger i kilde- og dreneringsområdet, som i hvilken som helst polar transistor. Dette faktum er glemt av mange forfattere, eller er nevnt ved å passere gjennom bruk av den mystiske setningen "ohmiske kontakter".

I emnet om Schottky-dioden ble dette spørsmålet tatt opp. Ikke alltid i krysset mellom metall og halvlederbarriere. I noen tilfeller, ohmisk kontakt. Det avhenger for det meste på funksjonene i teknologisk behandling og geometriske dimensjoner. Tekniske egenskaper til virkelige enheter er sterkt avhengige av forskjellige mangler i oksid( nitrid) laget. Her er noen:

1. Ufullkommenheten til krystallgitteret i overflateområdet skyldes ødelagte bindinger ved grensen for materialbyttet. Innflytelsen utøves som frie atomer av en halvleder, der og urenheter som oksygen, som i alle fall er. For eksempel, når du bruker epitakseprosesser. Som et resultat vises energinivåer som ligger i dybden av den forbudte sonen.
2. Ved grensen mellom oksyd og halvleder( 3 nm tykk) dannes en overflødig ladning, hvis natur ikke er forklart. Formentlig blir rollen spilt av positive tomme mellomrom( hull) av defekte atomer av halvlederen selv og oksygen.
3. Driften av ioniserte atomer av natrium, kalium og andre alkalimetaller forekommer ved lave spenninger på elektroden. Dette øker ladningen akkumulert ved lagets grense. For å blokkere denne effekten i silisiumoksid brukes fosforoksid( anhydrid).

Volumetrisk positiv ladning i oksyd påvirker terskelspenningen ved hvilken kanalen er låst opp. Parameteren bestemmer omkoblingshastigheten og bestemmer lekkasjestrømmen( under terskelen).I tillegg er responsen påvirket av portmaterialet, tykkelsen av oksydlaget og konsentrasjonen av urenheter. Resultatet kommer dermed igjen til teknologi. For å få den angitte modusen, velg materialer, geometriske dimensjoner, produksjonsprosess med lave temperaturer. Separate teknikker vil også redusere antall defekter, som gunstig påvirker reduksjonen av parasittladningen.