Tranzistor s efektom polja

Tranzistor z efektom polja je električna polprevodniška naprava, katere izhodni tok je krmiljen s pomočjo polja, torej z napetostjo istega znaka. Oblikovalni signal se napaja na vrata, regulira prevodnost kanala n ali p-tipa. Za razliko od bipolarnih tranzistorjev, kjer je signal izmenične polarnosti. Drugi znak je nastajanje toka izključno s strani glavnih nosilcev( istega znaka).

Klasifikacija tranzistorjev s efektom polja

Začnimo s klasifikacijo. Vrste poljskih tranzistorjev so številne, vsaka deluje po algoritmu:

1. Tip prevodnega kanala: n ali p. Faktor določa polariteto krmilne napetosti.
2. Po strukturi. Z pn-prehodnim taljenjem, difuzijo, MDP( MOP), s Schottkyjevo pregrado, tanki film.
3. Število elektrod je 3 ali 4. V slednjem primeru se substrat obravnava kot ločen predmet, kar vam omogoča nadzor toka skozi kanal( poleg vrat).
4. Material za vodnike. Danes so običajni silicij, germanij, galijev arzenid. Polprevodniški material je označen s simbolnimi črkami( K, D, A) ali( v izdelkih vojaške industrije) številkami( 1, 2, 3).
instagram viewer
5. Razred uporabe ni vključen v označevanje, ki ga označujejo referenčne knjige, ki dajejo informacije, da je tranzistor s efektom polja pogosto vključen v sestavo ojačevalnikov, radijskih sprejemnikov. V svetovni praksi je uporabnost razdeljena na naslednjih 5 skupin: visoki, nizkofrekvenčni, enosmerni ojačevalniki, modulatorji, ključni.
   

   Polprevodniški tranzistor

6. Obseg električnih parametrov določa niz vrednosti, pri katerih ostane uporaben tranzistor z efektom polja. Napetost, tok, frekvenca.
7. Po konstrukcijskih značilnostih razlikujejo enote, alkatrone, tehnerone, mrežne upore. Vsaka naprava je opremljena s ključnimi funkcijami. Alkatronske elektrode so narejene iz koncentričnih obročev, kar povečuje pretok toka.
8. Po številu konstrukcijskih elementov, ki jih obdaja ena podlaga, se oddaja dvojno, komplementarno.

Poleg splošne klasifikacije je bil izumljen tudi specializiran, definirajoč princip delovanja. Razlikujte:

1. Tranzistorji s poljskim učinkom z nadzorom pn-stičišča.
2. Schottkyjev tranzistor z učinkom na polju.
3. tranzistorji z izoliranim poljem:

• Z vgrajenim kanalom.
• Z induciranim kanalom.

V literaturi so strukture dodatno urejene na naslednji način: uporaba MOP ni praktična, strukture na oksidih se obravnavajo kot poseben primer MIS( kovina, dielektrik, polprevodnik).Schottkyjevo pregrado( MeP) je treba ločeno identificirati, ker je drugačna struktura. Opomni lastnosti p-n-prehoda. Dodamo, da so strukturno dielektrični( silicijev nitrid) in oksid( tetravalentni silicij) sposobni istočasno vstopiti v tranzistor, kot se je zgodilo z KP305.Takšne tehnične rešitve uporabljajo ljudje, ki iščejo metode za pridobitev edinstvenih lastnosti izdelka, zmanjšanje stroškov.

Med tujimi okrajšavami za tranzistorje s efektom polja je kombinacija FET rezervirana, včasih pa pomeni tip nadzora s pn-stičiščem. V slednjem primeru, skupaj s tem srečamo JFET.Sinonimi. V tujini je običajno ločevati oksidne( MOSFET, MOS, MOST - sinonimi) in nitride( MNS, MNSFET) tranzistorje z učinkom polja. Prisotnost Schottkyjeve pregrade je označena s SBGT.Očitno je materialna vrednost domače literature pomen dejstva tiho.

V diagramih so označene elektrode poljskih tranzistorjev: D( odtok) - odtok, S( vir) - vir, G( vrata) - vrata. Substrat se imenuje substrat.

Tranzistorska naprava

Kontrolna elektroda tranzistorja z efektom polja se imenuje vrata. Kanal tvori polprevodnik poljubnega tipa prevodnosti. Polarnost krmilne napetosti je pozitivna ali negativna. Polje pripadajočega znaka premakne svobodne nosilce, dokler se isthmus pod elektrodo vrat sploh ne izprazni. Doseženo je z uporabo polja bodisi za pn-spoj ali za homogeni polprevodnik. Tok postane nič.Tako deluje poljski tranzistor.

Tok teče od vira do odtoka, začetnike tradicionalno muči vprašanje razlikovanja dveh označenih elektrod. Ni razlike v smeri premikanja dajatev. Tranzistor s efektom polja je reverzibilen. Unipolarnost nosilcev nabojev pojasnjuje nizko raven hrupa. Zato na področju tehnologije tranzistorji zavzemajo prevladujoč položaj.

Ključna značilnost naprav je velika vhodna upornost, zlasti izmenični tok. Očitno dejstvo izhaja iz nadzora pn-stičišča( Schottkyjev prehod) ali kapacitivnosti tehnološkega kondenzatorja v območju izoliranih vrat.

Substrati so pogosto štrleči nelegirani polprevodniki. Za poljske tranzistorje s Schottkyjevimi vrati - galijev arzenid. V svoji čisti obliki je dober izolator, ki mu izdelek vsebuje naslednje zahteve:

1. Ni negativnih pojavov na stiku s kanalom, izvorom, odtokom: fotosenzitivnost, parazitski nadzor nad substratom, histereza parametrov.
2. Termična stabilnost v tehnoloških ciklih izdelave: odpornost na žarjenje, epitaksija. Pomanjkanje difuzije nečistoč v aktivnih plasteh je posledica te degradacije.
3. Minimalne nečistoče. Zahteva je tesno povezana s prejšnjo.
4. Visokokakovostna kristalna rešetka, minimalne napake.

Težko je ustvariti plast precejšnje debeline, ki ustreza seznamu pogojev. Zato je dodana peta zahteva, ki je sestavljena iz možnosti postopne rasti substrata na želeno velikost.

Tranzistorji s poljskim učinkom s kontrolnim pn-stikalom in MeP

V tem primeru se vrsta prevodnosti materiala vrat razlikuje od tiste, ki jo uporablja kanal. V praksi obstajajo različne izboljšave. Zapiralo je sestavljeno iz petih področij, vdolbljenih v kanalu. Nižja napetost lahko nadzoruje tok toka. Povprečno povečanje dobička.

V krogih se uporablja obratna pristranost pn-spoja, močnejši in ožji kanal za tok. Pri določeni vrednosti napetosti je tranzistor zaklenjen. Naprej pristranskost je nevarna zaradi dejstva, da lahko močno krmiljeno vezje vpliva na vezje vrat.Če je priključek odprt, se bo pretakal velik tok ali bo uporabljena visoka napetost. Običajni način je zagotovljen s pravilno izbiro polarnosti in drugih značilnosti vira energije, izbira delovne točke tranzistorja.

Vendar pa se v nekaterih primerih namensko uporabljajo direktni tokovni tokovi. Omeniti je treba, da lahko ti MOSFETi uporabijo ta način, kjer substrat tvori p - n spoj s kanalom. Premikajoči se naboj vira je razdeljen med vrata in odtok. Najdete lahko območje, na katerem je dosežen pomemben dobitek toka. Kontrolirano z načinom zaklopa. S povečanjem toka iz( do 100 μA) se parametri vezja močno poslabšajo.

Podobno vključitev uporablja tako imenovani detektor vezja frekvence vrat. Zasnova izkorišča popravljalne lastnosti pn-stika med vrati in kanalom. Premik naprej je majhen ali celo nič.Napravo še vedno upravlja tok toka. V odtočnem vezju dobimo pomemben signal. Popravljena napetost za vrata je blokirana, spreminja se glede na vhodni zakon. Hkrati z detekcijo dosežemo ojačanje signala. Napetost napajalnega vodnika vsebuje komponente:

• Konstantna komponenta. Ne uporablja se.
• Signal z nosilno frekvenco. Rastline na zemlji s pomočjo filtrirnih posod.
• Signal z osnovno pasovno frekvenco. Obdelano za pridobitev zastavljenih informacij.

Slabost detektorja frekvence vrat se šteje za velik faktor nelinearnega popačenja. Poleg tega so rezultati enako slabi za šibke( kvadratne odvisnosti delovne značilnosti) in močne( izhodne do izklopne) signale. Nekoliko boljši prikaz faznega detektorja na tranzistorju z dvojnimi vrati. Referenčni signal se napaja na eno kontrolno elektrodo, na odtoku se tvori informacijska komponenta, ojačena s tranzistorjem s efektom polja.

Kljub velikim linearnim popačenjem se uporabi učinek. Na primer, v selektivnih močnostnih ojačevalnikih, ki so merjeni z oddajanjem ozkega frekvenčnega spektra. Harmoniki so filtrirani, nimajo velikega vpliva na končno kakovost vezja.

Schottkyjev prehodni kovinski-polprevodniški( MeP) tranzistorji so skoraj identični tranzistorjem s pn stikalom. Vsaj, ko gre za načela dela. Zaradi posebnih lastnosti prehoda med kovino in polprevodnikom pa so izdelki sposobni delovati s povečano frekvenco( desetine GHz, mejne frekvence v območju 100 GHz).Hkrati pa je tudi struktura proizvodnje poenostavljena, ko gre za proizvodne in tehnološke procese. Frekvenčne karakteristike določajo čas polnjenja vrat in mobilnost nosilcev( za GaAs več kot 10.000 kvadratnih metrov).

MOSFET

V MOS strukturah so vrata zanesljivo izolirana od kanala, nadzor je v celoti posledica učinka polja. Izolacijo opravijo silicijev oksid ali nitrid. Ti premazi se lažje nanašajo na površino kristala. Omeniti velja, da v tem primeru obstajajo tudi prehodi kovinsko-polprevodniških v območju vira in odtoka, kot v vsakem polarnem tranzistorju. To dejstvo so mnogi avtorji pozabili ali pa je omenjeno mimogrede z uporabo skrivnostnega izraza »ohmski stiki«.

V temi o Schottkyjevi diodi je bilo to vprašanje postavljeno. Ne vedno na stičišču kovinske in polprevodniške pregrade. V nekaterih primerih ohmski stik. Večinoma je odvisna od značilnosti tehnološke obdelave in geometrijskih dimenzij. Tehnične lastnosti realnih naprav so močno odvisne od različnih napak oksidnega( nitridnega) sloja. Tukaj je nekaj:

1. Nepopolnost kristalne rešetke v površini je posledica zlomljenih vezi na meji spremembe materialov. Vpliv se izvaja kot prosti atomi polprevodnika, tam pa tudi nečistoče, kot je kisik, kar je v vsakem primeru. Na primer, pri uporabi metod epitaksije. Posledica tega so energetske ravni, ki ležijo v globini prepovedane cone.
2. Na meji oksida in polprevodnika( debeline 3 nm) se tvori presežek, katerega narava še ni pojasnjena. Predvidevamo, da vlogo igrajo pozitivni prazni prostori( luknje) poškodovanih atomov samega polprevodnika in kisika.
3. Drsenje ioniziranih atomov natrija, kalija in drugih alkalijskih kovin se pojavi pri nizkih napetostih na elektrodi. S tem se poveča naboj, ki se nabere na meji plasti. Za blokiranje tega učinka v silicijevem oksidu se uporablja fosforjev oksid( anhidrid).

Volumetrični pozitivni naboj v oksidu vpliva na napetost praga, pri kateri je kanal odklenjen. Parameter določa hitrost preklopa in določa tok puščanja( pod pragom).Poleg tega na odziv vplivajo material vrat, debelina oksidne plasti in koncentracija nečistoč.Rezultat je torej spet na tehnologiji. Da bi dobili določen način, izberite materiale, geometrijske mere, proizvodni proces z nizkimi temperaturami. Ločene tehnike bodo tudi zmanjšale število napak, kar ugodno vpliva na zmanjšanje parazitskega naboja.