Transistor de efeito de campo

Um transistor de efeito de campo é um dispositivo semicondutor elétrico cuja corrente de saída é controlada por um campo, portanto, por uma voltagem do mesmo sinal. O sinal de formação é alimentado para o portão, regula a condução do canal de n ou tipo p. Ao contrário dos transistores bipolares, onde o sinal é de polaridade alternada. O segundo sinal é a formação da corrente exclusivamente pelos portadores principais( do mesmo signo).

Classificação dos transistores de efeito de campo

Vamos começar a classificação. Variedades de transistores de efeito de campo são numerosas, cada uma trabalha de acordo com o algoritmo:

1. Tipo de canal de condução: n ou p. O fator determina a polaridade da tensão de controle.
2. Por estrutura. Com fusão pn-fusão, difusão, MDP( MOP), com uma barreira de Schottky, película fina.
3. O número de eletrodos é 3 ou 4. No último caso, o substrato é considerado um assunto separado, permitindo que você controle o fluxo de corrente através do canal( além do gate).Material do condutor
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4. .Silício, germânio, arsenieto de gálio são comuns hoje em dia. O material semicondutor é marcado com os números de letras( K, D, A) ou( em produtos da indústria militar)( 1, 2, 3).
5. A classe de aplicação não está incluída na marcação, indicada por livros de referência que fornecem informações de que o transistor de efeito de campo é frequentemente incluído na composição de amplificadores, receptores de rádio. Na prática mundial, há uma divisão na aplicabilidade nos seguintes 5 grupos: amplificadores de alta, baixa frequência, de corrente contínua, moduladores, principais.
   

   Transistor semicondutor

6. A faixa de parâmetros elétricos determina o conjunto de valores nos quais o transistor de efeito de campo permanece operável. Tensão, corrente, frequência.
7. Por características de design distinguir unitrons, alkathrons, technetrons, resistores de grade. Cada dispositivo é dotado de recursos-chave. Os eletrodos de alcatrão são feitos com anéis concêntricos, aumentando a quantidade de corrente circulante.
8. Pelo número de elementos estruturais delimitados por um substrato emitem dupla, complementar.

Além da classificação geral, foi inventado um princípio operacional especializado e definidor. Distinguir: transistores de efeito de campo

1. com controle pn-junção. Transistores de Efeito de Campo Schottky
2. .Transistores de Efeito de Campo Isolado
3. :

• Com canal embutido.
• Com um canal induzido.

Na literatura, as estruturas são adicionalmente ordenadas da seguinte forma: é impraticável usar a designação MOP, estruturas em óxidos são consideradas um caso especial de MIS( metal, dielétrico, semicondutor).A barreira de Schottky( MeP) deve ser identificada separadamente, uma vez que é uma estrutura diferente. Lembra as propriedades p-n-transition. Acrescentamos que estruturalmente o dielétrico( nitreto de silício) e o óxido( silício tetravalente) são capazes de entrar no transistor ao mesmo tempo, como aconteceu com o KP305.Tais soluções técnicas são usadas por pessoas que procuram métodos para obter as propriedades exclusivas do produto, reduzir o custo. Dispositivos FET

Entre as abreviaturas estrangeiras para transistores de efeito de campo, a combinação FET é reservada, por vezes, indica o tipo de controlo com um pn-junção. No último caso, junto com isso, encontramos o JFET.Sinônimos. No exterior, costuma-se separar os transistores de efeito de campo óxido( MOSFET, MOS, MOST - sinônimos) e nitreto( MNS, MNSFET).A presença de uma barreira de Schottky é marcada com SBGT.Aparentemente, o valor material, a literatura nacional, o significado do fato é silencioso.

Os eletrodos de transistores de efeito de campo nos diagramas são denotados: D( dreno) - dreno, S( fonte) - fonte, G( portão) - portão. Substrato é chamado substrato.

Dispositivo de transistor de efeito de campo

O eletrodo de controle de um transistor de efeito de campo é chamado de gate. O canal é formado por um semicondutor do tipo de condutividade arbitrária. A polaridade da tensão de controle é positiva ou negativa. O campo do sinal correspondente desloca portadores livres até que o istmo abaixo do eletrodo de portão se torne vazio em absoluto. Conseguido aplicando um campo ao junção pn ou ao semicondutor homogêneo. A corrente se torna zero.É assim que funciona um transistor de efeito de campo.

A corrente flui da fonte para o dreno, iniciantes tradicionalmente são atormentados pela questão de distinguir os dois eletrodos indicados. Não há diferença em que direção as cargas se movem. Transistor de efeito de campo é reversível. A unipolaridade dos portadores de carga explica o baixo nível de ruído. Portanto, no campo da tecnologia, os transistores ocupam uma posição dominante.

Um dos principais recursos dos dispositivos é uma grande resistência de entrada, especialmente corrente alternada. O fato óbvio surge do controle da junção pn com polarização reversa( a transição de Schottky) ou da capacitância do capacitor tecnológico na região da porta isolada.

Os substratos são geralmente semicondutores não ligados projetados. Para transistores de efeito de campo com um arseneto de porta-gálio Schottky. Em sua forma pura, é um bom isolante ao qual o produto inclui os seguintes requisitos:

1. Nenhum fenômeno negativo na junção com o canal, fonte, dreno: fotossensibilidade, controle parasitário sobre o substrato, histerese de parâmetros.
2. Estabilidade térmica durante os ciclos tecnológicos de fabricação de produtos: resistência ao recozimento, epitaxia. A falta de difusão de impurezas nas camadas ativas causada por essa degradação.
3. Impurezas mínimas. O requisito está intimamente relacionado ao anterior.
4. Malha cristalina de alta qualidade, defeitos mínimos.

É difícil criar uma camada de espessura considerável que atenda à lista de condições. Portanto, o quinto requisito é adicionado, que consiste na possibilidade de crescimento gradual do substrato até o tamanho desejado. Transistores de efeito de campo

com junção pn de controle e MeP

Nesse caso, o tipo de condutividade do material de porta difere daquele usado pelo canal. Na prática, existem várias melhorias. O obturador é composto por cinco áreas, embutidas no canal. Baixa tensão pode controlar o fluxo de corrente. Aumento médio no ganho.

A polarização reversa da junção pn é usada nos circuitos, quanto mais forte, mais estreito é o canal para o fluxo de corrente. Em um determinado valor de tensão, o transistor é bloqueado. A polarização direta é perigosa devido ao fato de que um poderoso circuito controlado pode afetar o circuito da porta. Se a junção estiver aberta, uma grande corrente fluirá ou uma alta voltagem será aplicada. O modo normal é fornecido pela seleção correta de polaridade e outras características da fonte de energia, a escolha do ponto de operação do transistor.

No entanto, em alguns casos, as correntes de porta direta são utilizadas intencionalmente. Vale ressaltar que esses MOSFETs podem usar este modo, onde o substrato forma uma junção p - n com o canal. A carga em movimento da fonte é dividida entre o portão e o dreno. Você pode encontrar a área onde um ganho de corrente significativo é obtido. Controlado pelo modo de obturador. Com um aumento na corrente iz( até 100 μA), os parâmetros do circuito se deterioram acentuadamente.

Uma inclusão similar é usada pelo chamado circuito detector de frequência de porta. O design explora as propriedades de retificação da junção pn entre o gate e o canal. O deslocamento para frente é pequeno ou até zero. O dispositivo ainda é controlado pela corrente do portão. No circuito de drenagem, um ganho de sinal significativo é obtido. Tensão retificada para o portão está bloqueando, varia de acordo com a lei de entrada. Simultaneamente com a detecção, a amplificação do sinal é alcançada. A tensão do circuito de drenagem contém componentes:

• Componente constante. Não usado. Sinal
• com frequência portadora. Planta no chão usando tanques de filtro. Sinal
• com frequência de banda base. Processado para extrair as informações prometidas.

A desvantagem do detector de frequência de porta é considerada um grande fator de distorção não linear. Além disso, os resultados são igualmente ruins para sinais fracos( dependência quadrática da característica de trabalho) e fortes( saída para o modo de desligamento).Um pouco melhor demonstra o detector de fase em um transistor de porta dupla. Um sinal de referência é alimentado a um eletrodo de controle, um componente de informação é formado no dreno, amplificado por um transistor de efeito de campo.

Apesar das grandes distorções lineares, o efeito é usado. Por exemplo, em amplificadores de potência seletivos medidos transmitindo um espectro de freqüência estreito. Os harmônicos são filtrados, não causam grande impacto na qualidade final do circuito.

Os transistores Schottky com barreira metal-semicondutor( MeP) são quase idênticos àqueles com uma junção pn. Pelo menos quando se trata de princípios de trabalho. Mas, graças às qualidades especiais da transição metal-semicondutor, os produtos são capazes de operar em uma freqüência aumentada( dezenas de GHz, as frequências limite na região de 100 GHz).Ao mesmo tempo, a estrutura do MeP é mais fácil de implementar quando se trata de processos tecnológicos e de produção. As características de freqüência são determinadas pelo tempo de carga do gate e pela mobilidade da portadora( para GaAs acima de 10.000 cm / V s).

MOSFET

Em estruturas MOS, o gate é isolado de forma confiável do canal, o controle é inteiramente devido ao efeito do campo. O isolamento é realizado por óxido de silício ou nitreto. São estes revestimentos mais fáceis de aplicar na superfície do cristal. Vale ressaltar que neste caso também há transições metal-semicondutoras na área da fonte e dreno, como em qualquer transistor polar. Este fato é esquecido por muitos autores, ou é mencionado de passagem pelo uso da misteriosa frase “contatos ôhmicos”.

No tópico sobre o diodo Schottky esta questão foi levantada. Nem sempre na junção da barreira de metal e semicondutor. Em alguns casos, contato ôhmico. Depende, em grande parte, das características do processamento tecnológico e das dimensões geométricas. As características técnicas dos dispositivos reais são fortemente dependentes de vários defeitos da camada de óxido( nitreto).Aqui estão alguns:

1. A imperfeição da rede cristalina na região da superfície é devido a ligações quebradas no limite da mudança de materiais. A influência é exercida como átomos livres de um semicondutor, e impurezas como o oxigênio, que é em qualquer caso. Por exemplo, ao usar métodos de epitaxia. Como resultado, os níveis de energia aparecem na profundidade da zona proibida.
2. No limite do óxido e do semicondutor( 3 nm de espessura), forma-se um excesso de carga, cuja natureza ainda não foi explicada. Presumivelmente, o papel é desempenhado por espaços vazios positivos( buracos) de átomos defeituosos do próprio semicondutor e oxigênio.
3. A deriva de átomos ionizados de sódio, potássio e outros metais alcalinos ocorre em baixas tensões no eletrodo. Isso aumenta a carga acumulada no limite das camadas. Para bloquear este efeito no óxido de silício, utiliza-se óxido de fósforo( anidrido).

A carga positiva volumétrica em óxido afeta a tensão limite na qual o canal é desbloqueado. O parâmetro determina a velocidade de comutação e determina a corrente de fuga( abaixo do limite).Além disso, a resposta é influenciada pelo material da porta, pela espessura da camada de óxido e pela concentração de impurezas. Assim, o resultado novamente se resume à tecnologia. Para obter o modo especificado, selecione materiais, dimensões geométricas, processo de fabricação com baixas temperaturas. Técnicas separadas também reduzirão o número de defeitos, o que afeta favoravelmente a redução da carga parasitária.