Транзисторы MESFET:все, что вам нужно знать

На рынке существуют различные типы транзисторов, многие из которых служат уникальной цели. Некоторые также предлагают специальные функции для конкретных схемных приложений. В этой статье мы обсуждаем транзисторы MESFET, полевой транзистор. Это полупроводниковое устройство может управлять током, протекающим по каналу, что делает его идеальным для радиочастотных реализаций. Другие характеристики также обеспечивают высокую производительность. Профессионалы должны будут понять MESFET и условия его работы, прежде чем интегрировать его в схемы. Эта статья поможет вам внимательно изучить устройство. Итак, приступим!

Металл-полупроводниковый транзистор с полевым эффектом

Схема полевого транзистора металл-полупроводник.

Источник:Викисклад

MESFET (металл-полупроводниковый полевой транзистор) идентичен JFET по работе и конструкции, но с одним основным отличием. Как правило, он имеет переход Шоттки, а не p-n переход, чтобы изменить ширину обедненной области и контролировать проводимость. Имея это в виду, вы можете реализовать MESFET в приложениях с мощными радиочастотными цепями.

С другой стороны, вы также можете использовать MESFET GaAs (арсенид галлия), который имеет улучшенную подвижность электронов для высоких частот. Он имеет активный слой и полуизолирующую подложку с низкой паразитной емкостью. GaAs MESFET обеспечивает превосходную производительность для приложений, требующих высокой мощности (40 Вт) и низкой мощности. Например, сюда входят радары, спутниковая связь и микроволновая связь.

Типы MESFET

Сегодня на рынке существуют два типа MESFET:N-канальные и P-канальные. Однако N-канал более популярен из-за того, что в нем электроны действуют как носители заряда. Этот тип также обеспечивает в 20 раз большую подвижность электронов, чем подвижность дырок GaAs.

Строительство и работа MESFET

Схема, показывающая структуру MESFET.

Источник:Викисклад.

MESFET содержит один ультратонкий полупроводниковый слой с легким n-легированием, называемый каналом. Канал выгравирован на полуизолирующей подложке с сильно легированными полупроводниками на обоих концах, известной как исток или сток. Между тем, металл покрывает верхнюю часть канала, который образует соединение Шоттки, изготовленное между двумя терминалами. Эта область также представляет терминал ворот.

Когда гейт устанавливается в состояние с отрицательным смещением, он управляет током канала. Для этого он создаст обедненную область без носителей заряда рядом с затвором с металлическим покрытием. По сути, этот процесс, называемый модуляцией ширины несущего канала, ограничивает ток канала.

Символ MESFET

Изображение, представляющее символ MESFET.

Область истощения расширяется в конце ворот. На символе, как показано выше, стрелка P-канала направлена ​​наружу, а стрелка N-канала направлена ​​внутрь.

Эксплуатация MESFET

В целом, MESFET работает в двух режимах, режиме расширения и режиме истощения:

Режим расширения MESFET: В этом режиме обедненная область имеет достаточно места, чтобы блокировать носители заряда от затвора до истока. Кроме того, MESFET по умолчанию устанавливается в выключенное состояние. Он также получает положительное напряжение между выводами затвора и истока, уменьшая область обеднения. В результате канал генерирует ток. Однако большой ток протекает, когда переход диода Шоттки смещается в прямом направлении из-за положительного напряжения затвор-исток.

Режим истощения MESFET: MESFET работает в режиме истощения, когда обедненная область не может расшириться до подложки p-типа. Как правило, этот режим активируется без отрицательного напряжения затвор-исток. После подачи отрицательного напряжения режим обеднения MESFET деактивируется, увеличивая ширину обедненной области. Таким образом, он предотвращает перетекание заряженных носителей из истока в сток.

Характеристики MESFET

МОП-транзистор обеспечивает высокую подвижность электронов.

Основные характеристики MESFET включают:

Высокое входное сопротивление: MESFET имеют более высокий входной импеданс, чем биполярные транзисторы, благодаря диодному переходу.

Предотвращение образования оксидных ловушек: В отличие от популярного кремниевого полевого МОП-транзистора, полевой МОП-транзистор может предотвратить образование оксидных ловушек.

Высокий уровень контроля геометрии: Кроме того, MESFET обеспечивает улучшенный контроль длины канала по сравнению с JFET. Высокий контроль геометрии повышает производительность продукта, позволяя использовать малую геометрию для радиочастот.

Низкая емкость: В целом, структура затвора с диодом Шоттки обеспечивает низкий уровень емкости, что идеально подходит для ВЧ- и СВЧ-приложений.

Отрицательный температурный коэффициент: MESFET может предотвратить возникновение тепловых проблем из-за его отрицательного температурного коэффициента.

Высокая подвижность электронов: Усилители с полупроводниковой технологией MESFET, обеспечивающей высокую подвижность электронов, работают на частотах от 50 до 100 ГГц.

Применения MESFET

Мобильные телефоны обычно имеют MESFET.

MESFET интегрируются во многие приложения, в том числе:

• Мобильные телефоны
• Схемы микроволновых печей
• Спутниковая связь
• ВЧ-усилители
• Радар
• Высокочастотные устройства
• Коммерческая оптоэлектроника
• Преимущества и недостатки MESFET

MESFET предлагает некоторые явные преимущества наряду с одним основным недостатком:

Преимущества:

• Высокочастотная работа
• Разработан без оксидного слоя для предотвращения образования оксидных ловушек.
• Высокий уровень контроля геометрии
• Высокий входной импеданс

Недостатки:

• Напряжение включения GaAs-диода Шоттки составляет 0,7 В. В результате пороговое напряжение должно быть меньше этого значения. В результате эта функция затруднит производство схем, требующих MESFET с расширенным режимом.
  

MESFET и MOSFET

Изображение, показывающее полевой МОП-транзистор, встроенный в схему.

Источник:Викисклад.

Основное различие между MESFET и MOSFET заключается в их рабочих возможностях. В этом случае МОП-транзистор переходит в выключенное состояние до тех пор, пока на его затвор не поступит напряжение выше порогового. Между тем, MESFET остается включенным по умолчанию, пока не получит обратное напряжение.

Обзор

В целом, MESFET имеет затвор, исток и сток, как и JFET. Плюс клеммой ворот служит узел Шоттки, который состоит из металлического покрытия. Эта область управляет шириной зоны истощения, когда устройство активируется или деактивируется. Такая конфигурация также отличает транзистор от полевых транзисторов JFET, в которых используется p-n переход. Кроме того, вы можете интегрировать GaAs MESFET в схемы, требующие более высоких частот.

У вас есть вопросы по MESFET? Свяжитесь с нами!