Transistor de efecto de campo

Un transistor de efecto de campo es un dispositivo semiconductor eléctrico cuya corriente de salida está controlada por un campo, por lo tanto, por un voltaje del mismo signo. La señal de formación se alimenta a la puerta, regula la conducción del canal de tipo n o p. A diferencia de los transistores bipolares, donde la señal es de polaridad alterna. El segundo signo es la formación de la corriente exclusivamente por los portadores principales( del mismo signo).

Clasificación de los transistores de efecto de campo

Comencemos la clasificación. Las variedades de los transistores de efecto de campo son numerosas, cada una funciona de acuerdo con el algoritmo:

1. Tipo de canal de conducción: n o p. El factor determina la polaridad de la tensión de control.
2. por estructura. Con transición pn fusionada, difusión, MDP( MOP), con una barrera Schottky, película delgada.
3. El número de electrodos es 3 o 4. En este último caso, el sustrato se considera un tema separado, lo que le permite controlar el flujo de corriente a través del canal( además de la puerta).Material del conductor
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4. .El silicio, el germanio, el arseniuro de galio son comunes hoy. El material semiconductor está marcado con las letras de símbolo( K, D, A) o( en productos de la industria militar) números( 1, 2, 3).
5. La clase de aplicación no se incluye en la marca, indicada en los libros de referencia que proporcionan información de que el transistor de efecto de campo a menudo se incluye en la composición de los amplificadores y receptores de radio. En la práctica mundial, existe una división en la aplicabilidad en los siguientes 5 grupos: alta, baja frecuencia, amplificadores de corriente continua, moduladores, claves.
   

   Transistor semiconductor

6. El rango de parámetros eléctricos determina el conjunto de valores en los que el transistor de efecto de campo permanece operativo. Tensión, corriente, frecuencia.
7. Por su diseño, las características distinguen unitrones, alcatrones, tecnetrones, resistencias de red. Cada dispositivo está dotado de características clave. Los electrodos de Alkatron están hechos con anillos concéntricos, aumentando la cantidad de corriente que fluye.
8. Por el número de elementos estructurales encerrados por un sustrato emiten doble, complementarios.

Además de la clasificación general, se ha inventado un principio operativo especializado que define. Distinguir: transistores de efecto de campo

1. con control de unión pn. Transistores de efecto de campo Schottky
2. .Transistores de efecto de campo aislado
3. :

• con canal incorporado.
• Con un canal inducido.

En la literatura, las estructuras se ordenan adicionalmente como sigue: no es práctico utilizar la designación MOP, las estructuras sobre óxidos se consideran un caso especial de MIS( metal, dieléctrico, semiconductor).La barrera de Schottky( MeP) debe identificarse por separado, ya que es una estructura diferente. Recuerda propiedades p-n-transición. Agregamos que estructuralmente el dieléctrico( nitruro de silicio) y el óxido( silicio tetravalente) son capaces de ingresar al transistor al mismo tiempo, como sucedió con KP305.Estas soluciones técnicas son utilizadas por personas que buscan métodos para obtener las propiedades únicas del producto y reducir el costo. Dispositivos FET

Entre las abreviaturas extranjeras para transistores de efecto de campo, la combinación FET está reservada, a veces denota el tipo de control con una unión pn. En este último caso, junto con esto nos encontramos con JFET.SinónimosEn el extranjero, es habitual separar los transistores de efecto de campo óxido( MOSFET, MOS, MOST - sinónimos) y nitruro( MNS, MNSFET).La presencia de una barrera Schottky está marcada con SBGT.Al parecer, el valor material, la literatura doméstica el significado del hecho es silencioso.

Los electrodos de los transistores de efecto de campo en los diagramas se denotan: D( drenaje) - drenaje, S( fuente) - fuente, G( puerta) - compuerta. El sustrato se llama sustrato.

Dispositivo de transistor de efecto de campo

El electrodo de control de un transistor de efecto de campo se llama compuerta. El canal está formado por un semiconductor de tipo de conductividad arbitraria. La polaridad de la tensión de control es positiva o negativa. El campo del signo correspondiente desplaza a los portadores libres hasta que el istmo debajo del electrodo de la puerta se vacía. Se logra aplicando un campo a la unión pn o al semiconductor homogéneo. La corriente se convierte en cero. Así es como funciona un transistor de efecto de campo.

La corriente fluye desde la fuente hasta el drenaje, los principiantes tradicionalmente están atormentados por la cuestión de distinguir los dos electrodos indicados. No hay diferencia en la dirección en que se mueven los cargos. El transistor de efecto de campo es reversible. La unipolaridad de los portadores de carga explica el bajo nivel de ruido. Por lo tanto, en el campo de la tecnología, los transistores ocupan una posición dominante.

Una característica clave de los dispositivos es una gran resistencia de entrada, especialmente la corriente alterna. El hecho obvio surge del control de la unión pn con polarización inversa( la transición de Schottky) o la capacitancia del condensador tecnológico en la región de la puerta aislada. Los sustratos

son a menudo semiconductores sin alear sobresalientes. Para transistores de efecto de campo con una puerta Schottky - arseniuro de galio. En su forma pura, es un buen aislante para el cual el producto incluye los siguientes requisitos:

1. Sin fenómenos negativos en la unión con el canal, fuente, drenaje: fotosensibilidad, control parásito sobre el sustrato, histéresis de parámetros.
2. Estabilidad térmica durante los ciclos tecnológicos de fabricación del producto: resistencia al recocido, epitaxy. La falta de difusión de impurezas en las capas activas causada por esta degradación.
3. Impurezas mínimas. El requisito está estrechamente relacionado con el anterior.
4. Celosía de cristal de alta calidad, defectos mínimos.

Es difícil crear una capa de espesor considerable que cumpla con la lista de condiciones. Por lo tanto, se agrega el quinto requisito, que consiste en la posibilidad de un crecimiento gradual del sustrato al tamaño deseado.

Transistores de efecto de campo con control pn-junction y MeP

En este caso, el tipo de conductividad del material de la puerta difiere de la utilizada por el canal. En la práctica, hay varias mejoras. El obturador se compone de cinco áreas, empotradas en el canal. Una tensión más baja puede controlar el flujo de corriente. Aumento medio en la ganancia.

La polarización inversa de la unión pn se utiliza en los circuitos; cuanto más fuerte, más estrecho es el canal para el flujo de corriente. A un cierto valor de voltaje, el transistor está bloqueado. La polarización directa es peligrosa debido al hecho de que un circuito controlado potente puede afectar el circuito de la puerta. Si la unión está abierta, fluirá una gran corriente o se aplicará un alto voltaje. El modo normal es proporcionado por la selección correcta de polaridad y otras características de la fuente de energía, la elección del punto de operación del transistor.

Sin embargo, en algunos casos, las corrientes de compuerta directas se usan intencionalmente. Cabe destacar que esos MOSFET pueden usar este modo, donde el sustrato forma una unión p - n con el canal. La carga móvil de la fuente se divide entre la compuerta y el drenaje. Puede encontrar el área donde se obtiene una ganancia de corriente significativa. Controlado por el modo obturador. Con un aumento en la corriente iz( hasta 100 μA), los parámetros del circuito se deterioran considerablemente.

El denominado circuito detector de frecuencia de puerta utiliza una inclusión similar. El diseño explota las propiedades de rectificación de la unión pn entre la puerta y el canal. El desplazamiento hacia adelante es pequeño o incluso cero. El dispositivo todavía está controlado por la corriente de la puerta. En el circuito de drenaje, se obtiene una ganancia de señal significativa. El voltaje rectificado para la puerta está bloqueando, varía de acuerdo con la ley de entrada. Simultáneamente con la detección, se logra la amplificación de la señal. La tensión del circuito de drenaje contiene componentes: componente constante

• .No utilizadoSeñal
• con frecuencia portadora. Planta en el suelo utilizando tanques de filtro. Señal
• con frecuencia de banda base. Procesado para extraer la información comprometida.

La desventaja del detector de frecuencia de puerta se considera un factor de distorsión no lineal grande. Además, los resultados son igualmente malos para señales débiles( dependencia cuadrática de la característica de trabajo) y fuertes( salida al modo de corte).Un poco mejor demuestra el detector de fase en un transistor de doble puerta. Se alimenta una señal de referencia a un electrodo de control, se forma un componente de información en el drenaje, amplificado por un transistor de efecto de campo.

A pesar de las grandes distorsiones lineales, se utiliza el efecto. Por ejemplo, en amplificadores de potencia selectivos medidos transmitiendo un espectro de frecuencia estrecho. Los armónicos se filtran, no tienen un gran impacto en la calidad final del circuito.

Los transistores de semiconductores de metal( MeP) de barrera Schottky

son casi idénticos a los de una unión pn. Al menos cuando se trata de principios de trabajo. Pero gracias a las cualidades especiales de la transición metal-semiconductor, los productos son capaces de funcionar a una frecuencia incrementada( decenas de GHz, las frecuencias límite en la región de 100 GHz).Al mismo tiempo, la estructura MeP es más sencilla de implementar cuando se trata de procesos de fabricación y tecnológicos. Las características de frecuencia están determinadas por el tiempo de carga de la puerta y la movilidad de la portadora( para GaAs de más de 10,000 sq. Cm / V s).

MOSFET

En las estructuras MOS, la compuerta está aislada de manera confiable del canal, el control se debe completamente al efecto del campo. El aislamiento se realiza mediante óxido de silicio o nitruro. Es estos recubrimientos más fáciles de aplicar sobre la superficie del cristal. Cabe destacar que en este caso también hay transiciones metal-semiconductor en la región de la fuente y el drenaje, como en cualquier transistor polar. Este hecho es olvidado por muchos autores, o se menciona al pasar por el uso de la misteriosa frase "contactos óhmicos".

En el tema sobre el diodo Schottky se planteó esta pregunta. No siempre en la unión de barrera de metal y semiconductor. En algunos casos, contacto óhmico. Depende en su mayor parte de las características del procesamiento tecnológico y las dimensiones geométricas. Las características técnicas de los dispositivos reales dependen en gran medida de varios defectos de la capa de óxido( nitruro).Éstos son algunos:

1. La imperfección de la red cristalina en la región de la superficie se debe a la rotura de enlaces en el límite del cambio de materiales. La influencia se ejerce como átomos libres de un semiconductor, allí e impurezas como el oxígeno, que es en todo caso. Por ejemplo, cuando se utilizan métodos de epitaxy. Como resultado, aparecen niveles de energía que se encuentran en la profundidad de la zona prohibida.
2. En el límite del óxido y el semiconductor( 3 nm de espesor), se forma un exceso de carga, cuya naturaleza aún no se ha explicado. Presumiblemente, el papel lo desempeñan los espacios vacíos positivos( agujeros) de los átomos defectuosos del semiconductor y el oxígeno.
3. La deriva de los átomos ionizados de sodio, potasio y otros metales alcalinos se produce a bajos voltajes en el electrodo. Esto aumenta la carga acumulada en el límite de las capas. Para bloquear este efecto en el óxido de silicio, se usa óxido de fósforo( anhídrido).

La carga positiva volumétrica en el óxido afecta la tensión de umbral a la que se desbloquea el canal. El parámetro determina la velocidad de conmutación y determina la corriente de fuga( por debajo del umbral).Además, la respuesta está influenciada por el material de la compuerta, el espesor de la capa de óxido y la concentración de impurezas. Por lo tanto, el resultado se reduce a la tecnología. Para obtener el modo especificado, seleccione materiales, dimensiones geométricas, proceso de fabricación con bajas temperaturas. Las técnicas separadas también reducirán el número de defectos, lo que afecta favorablemente la reducción de la carga parasitaria.