Fält effekt transistor

En fälteffekttransistor är en elektrisk halvledaranordning vars utgångsstyrning styrs av ett fält, därför med en spänning av samma tecken. Formningssignalen matas till grinden, den reglerar ledningen av kanalen av n eller p-typ. Till skillnad från bipolära transistorer, där signalen är av växlande polaritet. Det andra tecknet är bildandet av strömmen uteslutande av huvudbärarna( av samma tecken).

Klassificering av fälteffekttransistorer

Låt oss börja klassificeringen. Varianter av fälteffekttransistorer är många, var och en arbetar enligt algoritmen:

1. Typ av ledningskanal: n eller p. Faktorn bestämmer polariteten hos styrspänningen.
2. Genom struktur. Med pn-övergång smält, diffusion, MDP( MOP), med en Schottky-barriär, tunnfilm.
3. Antalet elektroder är 3 eller 4. I det senare fallet anses substratet vara ett separat ämne, så att du kan styra strömflödet genom kanalen( förutom porten).
4. Ledare Material. Silikon, germanium, galliumarsenid är vanliga idag. Halvledarmaterialet är märkt med symbolbokstäverna( K, D, A) eller( i produkter från militärindustrin) nummer( 1, 2, 3).
   instagram viewer
5. Ansökarklassen ingår ej i märkningen, angiven med referensböcker som ger information om att fälteffekttransistorn ofta ingår i kompositionen av förstärkare, radiomottagare. I världspraxis finns en uppdelning i tillämplighet i följande 5 grupper: hög-, lågfrekvens-, likströmförstärkare, modulatorer, nyckelord.
   

   Halvledartransistor

6. Utbudet av elektriska parametrar bestämmer den uppsättning värden där fälteffekttransistorn fortfarande kan användas. Spänning, ström, frekvens.
7. Genom designfunktioner skiljer man enhäller, alkatroner, technetroner, gallermotstånd. Varje enhet är utrustad med nyckelfunktioner. Alkatronelektroder är gjorda med koncentriska ringar, vilket ökar mängden strömflöde.
8. Med antalet strukturella element som är inneslutna av ett substrat emitteras dubbel, komplementär.

Förutom den allmänna klassificeringen har en specialiserad, definierande driftsprincip utvecklats. Distinguish:

1. Felt effekt transistorer med pn-junction kontroll.
2. Schottky Field Effect Transistorer.
3. isolerade fältffekttransistorer:

• Med inbyggd kanal.
• Med en inducerad kanal.

I litteraturen är strukturerna dessutom beställda enligt följande: Det är opraktiskt att använda MOP-beteckningen, strukturer på oxider anses vara ett speciellt fall av MIS( metall, dielektrisk, halvledare).Schottky-barriären( MeP) bör identifieras separat, eftersom den är en annan struktur. Påminner egenskaper p-n-övergången. Vi tillägger att den dielektriska( kiselnitrid) och oxiden( tetravalent kisel) strukturellt kan komma in i transistorn samtidigt som det hände med KP305.Sådana tekniska lösningar används av personer som söker metoder för att erhålla produktens unika egenskaper, sänka kostnaden.

Bland främmande förkortningar för fälteffekttransistorer är kombinationen FET reserverad, ibland betecknar den typen av kontroll med en pn-korsning. I det senare fallet möter vi med detta JFET.Ord är synonymer. Utomlands är det vanligt att separera oxid( MOSFET, MOS, MOST - synonymer) och nitrid( MNS, MNSFET) fälteffekttransistorer. Förekomsten av en Schottky barriär är märkt med SBGT.Tydligen är materialvärdet, den inhemska litteraturen, betydelsen av faktum tyst.

Elektroderna av fälteffekttransistorer i diagrammen betecknas: D( dränering) - dränering, S( källa) - källa, G( grind) - grind. Substrat kallas substrat.

Felt-effekt-transistoranordning

Styrelektroden hos en fälteffekttransistor kallas en grind. Kanalen bildas av en halvledare av godtycklig konduktivitetstyp. Polariteten hos styrspänningen är positiv eller negativ. Fältet på motsvarande tecken förskjuter fria bärare tills isthmusen under grindelektroden blir tom alls. Uppnås genom att applicera ett fält till antingen pn-korsningen eller den homogena halvledaren. Strömmen blir noll. Så fungerar en fälteffekttransistor.

Strömmen flyter från källan till avloppet, nybörjare traditionellt plågas av frågan om att skilja de två angivna elektroderna. Det är ingen skillnad i vilken riktning avgifterna flyttar. Fält effekt transistorn är reversibel. Laddningsbärarnas unipolaritet förklarar låg ljudnivå.Därför upptar transistorer en dominerande ställning inom teknikområdet.

En viktig egenskap hos enheterna är ett stort ingångsmotstånd, speciellt växelström. Det uppenbara faktumet härrör från kontrollen av den omvända förspända pn-korsningen( Schottky-övergången) eller kapacitansen hos den tekniska kondensatorn i den isolerade grindens område.

Substrat är ofta utstickade olegerade halvledare. För fälteffekttransistorer med en Schottky-grind - galliumarsenid. I sin rena form är det en bra isolator som produkten innehåller följande krav:

1. Inga negativa fenomen vid korsningen med kanalen, källan, dräneringen: ljuskänslighet, parasitisk kontroll över substratet, parametrarhysteres.
2. Termisk stabilitet under de tekniska cyklerna av produkttillverkning: motståndskraft mot glödgning, epitaxi. Bristen på diffusion av föroreningar i de aktiva skikten som orsakas av denna nedbrytning.
3. Minsta föroreningar. Kravet är nära relaterat till det föregående.
4. Högkvalitativ kristallgitter, minsta defekter.

Det är svårt att skapa ett lager av stor tjocklek som uppfyller listan över förhållanden. Därför läggs det femte kravet, som består i möjligheten att gradvis tillväxt av substratet till önskad storlek.

Felt effekt transistorer med kontroll pn-junction och MeP

I detta fall skiljer sig typen av ledmaterialets ledningsförmåga från den som används av kanalen. I praktiken finns det olika förbättringar. Avtryckaren består av fem områden, försänkta i kanalen. Lägre spänning kan styra strömflödet. Genomsnittlig ökning av vinsten.

Den motsatta förspänningen i pn-junction används i kretsarna, ju starkare, ju smalare kanalen för strömflödet. Vid ett visst spänningsvärde är transistorn låst. Framåtförspänning är farligt på grund av det faktum att en kraftfull styrd krets kan påverka grindkretsen. Om klyftan är öppen kommer hög ström flöda, eller hög spänning kommer att appliceras. Det normala läget tillhandahålls genom korrekt val av polaritet och andra egenskaper hos strömkällan, valet av transistorns driftspunkt.

I vissa fall används dock direkta grindströmmar avsiktligt. Det är anmärkningsvärt att dessa MOSFET kan använda detta läge, där substratet bildar en p-n-förbindelse med kanalen. Källans rörliga laddning är uppdelad mellan grinden och avloppet. Du kan hitta det område där en betydande nuvarande vinst erhålls. Kontrolleras av slutartid. Med en ökning av nuvarande iz( upp till 100 μA) försämras parametrarna i kretsen kraftigt.

En liknande inkludering används av den så kallade grindfrekvensdetektorkretsen. Konstruktionen utnyttjar likriktningsegenskaperna hos pn-korsningen mellan grinden och kanalen. Framåtförskjutningen är liten eller till och med noll. Enheten styrs fortfarande av grindströmmen. I avloppskretsen erhålls en signifikant signalförstärkning. Rektifierad spänning för porten blockerar, varierar enligt ingående lag. Samtidigt med detektion uppnås signalförstärkning. Avloppsspänningen innehåller komponenter:

• Konstant komponent. Ej använt.
• Signal med bärfrekvens. Plantera på marken genom att använda filtertankar.
• Signal med basbandsfrekvens. Bearbetas för att extrahera den pantsatta informationen.

Nackdelen med grindfrekvensdetektorn anses vara en stor icke-linjär distorsionsfaktor. Dessutom är resultaten lika dåliga för svaga( kvadratiska beroende av arbetskaraktäristiken) och starka signaler( utgång till cut-off mode).En något bättre visar fasdetektorn på en dubbelgrindstransistor. En referenssignal matas till en kontrollelektrod, en informationskomponent bildas på avloppet, förstärkt av en fälteffekttransistor.

Trots stora linjära snedvridningar används effekten. Till exempel i selektiva effektförstärkare som mäts genom att sända ett smalt frekvensspektrum. Harmoniseringen filtreras, har ingen stor inverkan på kretsens slutkvalitet.

Schottky barrier metall-halvledar( MeP) transistorer är nästan identiska med de med en pn-korsning.Åtminstone när det gäller arbetsprinciper. Men tack vare de speciella egenskaperna hos metall-halvledarövergången kan produkterna fungera vid en ökad frekvens( tiotals GHz, gränsvärdena i området 100 GHz).Samtidigt är MeP-strukturen enklare att genomföra när det gäller tillverkning och tekniska processer. Frekvensegenskaperna bestäms av grindens laddningstid och bärarmobilitet( för GaAs över 10 000 kvm / s).

MOSFET

I MOS-strukturer är porten tillförlitligt isolerad från kanalen, kontrollen beror helt och hållet på fältets effekt. Isoleringen utförs av kiseloxid eller nitrid. Det är dessa beläggningar lättare att applicera på ytan av kristallen. Det är anmärkningsvärt att det i detta fall också finns metall-halvledarövergångar i käll- och avloppsregionen, som i någon polär transistor. Detta faktum är bortglömt av många författare, eller nämns genom att passera genom användningen av den mystiska frasen "ohmiska kontakter".

I frågan om Schottky-dioden togs denna fråga upp. Inte alltid vid korsningen av metall och halvledarbarriär. I vissa fall, ohmisk kontakt. Det beror för det mesta på funktionerna för teknisk bearbetning och geometriska dimensioner. Tekniska egenskaper hos verkliga enheter är starkt beroende av olika defekter av oxid( nitrid) skiktet. Här är några:

1. Kristallgitterets ofullkomlighet i ytregionen beror på brutna bindningar vid gränsen för materialbytet. Påverkan utövas som friatomer i en halvledare, där och föroreningar som syre, vilket i vilket fall som helst. Till exempel, när man använder metoder för epitaxi. Som ett resultat visas energinivåer som ligger i djupet av den förbjudna zonen.
2. Vid gränsen för oxid och halvledare( 3 nm tjock) bildas en överladdning, vars karaktär ännu inte har förklarats. Förmodligen spelas rollen av positiva tomma utrymmen( hål) av defekta atomer av halvledaren själv och syre.
3. Drift av joniserade atomer av natrium, kalium och andra alkalimetaller sker vid låga spänningar på elektroden. Detta ökar laddningen som ackumuleras vid gränsen för lagren. För att blockera denna effekt i kiseloxid används fosforoxid( anhydrid).

Volymetrisk positiv laddning i oxid påverkar tröskelspänningen vid vilken kanalen är upplåst. Parametern bestämmer omkopplingshastigheten och bestämmer läckströmmen( under tröskelvärdet).Dessutom påverkas responsen av grindmaterialet, oxidlagrets tjocklek och koncentrationen av föroreningar. Resultatet kommer således igen till teknik. För att få det angivna läget, välj material, geometriska dimensioner, tillverkningsprocess med låga temperaturer. Separata tekniker kommer också att minska antalet defekter, vilket positivt påverkar minskningen av parasitladdning.