Che cosa è un Field Effect Transistor

? Questo articolo discuterà uno dei due principali tipi di transistor dei semiconduttori , il transistor ad effetto di campo o FET . L'altro tipo è il transistor a giunzione bipolare o dispositivi BJT.Active , valvole e transistor cambieranno il modo in cui passa corrente a seconda di come il dispositivo attivo è polarizzato . Per diodi semplici , costituiti di un anodo e un catodo (medesime sia a valvole e diodi semiconduttori ) , un dispositivo polarizzato in avanti ha una tensione negativa applicata al catodo e un positivo sull'anodo e passerà corrente con solo una piccola caduta di tensione attraverso sé . Un diodo polarizzato inversamente trovi tensione negativa sull'anodo , tensione positiva sul catodo e bloccare il flusso di corrente come se fosse un switch.The più complessi dispositivi di polarizzazione controllata attivi , triodi valvolari ( anodo , catodo , griglia) pentodi ( anodo , catodo e tre strati di rete ) e così via , e transistor semiconduttori agiranno in genere piace diodi quando invertito parziale . Quando avanti di parte, essi condurre corrente , ma la quantità di corrente possono essere modificati da tensione di rete ( tubo a vuoto ) o correnti di controllo (corrente di base per BJTs e correnti di gate per FET ) . Questo effetto permette piccoli segnali applicati ad un tubo a vuoto o segmento di controllo del transistore di essere amplified.Discussion di fabbricazione effettiva di questi dispositivi saranno lasciati per un altro articolo . Qui vedremo i tipi generali di FET e come contrasto tra loro , altri tipi di semiconduttori e tubi a vuoto . Storia e funzionamento

La teoria della creazione del transistor ad effetto di campo ( FET ) che precede per il transistore a giunzione bipolare ( BJT ) , ma la tecnologia per creare il FET venuto dopo il BJT . I primi brevetti teoria FET stati emessi nel 1925 e 1934 , ma realizzazione pratica del FET iniziato nell'essenza primi 1960s.In il FET opera in stato solido per controllare la corrente in modo molto tubi sottovuoto operate.Current fluiscono dal catodo verso l'anodo può essere controllata mediante l'applicazione di una tensione di polarizzazione di gate ( o griglia ) . Costruzione Semiconductor fornisce " strozzature " nel percorso attuale, in cui i campi praticati possono limitare il flusso di corrente più o meno allo stesso modo carica strati di griglia in tubi a vuoto funziona per triodi o possa migliorare il flusso di corrente a seconda del substrato utilizzato e modalità . I progettisti abituati a lavorare con i tubi a vuoto FET trovati più facile da lavorare rispetto BJTs .

Classificazione dei FET

Le due ampie classificazioni per FET sono il tipo di canale e modalità . Tipo di canale è determinato dal drogaggio del canale principale per il flusso di corrente . Tipi N -Scanalatura hanno un canale drogato negativamente e utilizzare P -Channel modalità doping.The positivi sono Enhancement modalità in cui il canale è spento , (non c'è flusso di corrente ) quando una polarizzazione zero volt viene applicata alla modalità cancello e Depletion , dove il canale è in (flussi correnti) con uno zero bias.For entrambe le modalità , una tensione di polarizzazione maggiore cancello fornire più corrente attraverso un dispositivo N - Channel e meno corrente attraverso un dispositivo P -Channel .

tipi
fabbricazione di FET

I primi FET erano FET a giunzione o JFET e sono stati costruiti in modo molto simile a come BJTs . Un sottoinsieme di JFET utilizzato una giunzione Schottky ( per dare una transizione più nitida da OFF a ON ) al posto della giunzione PN ( il punto di transizione fisica tra positivo drogato e materiale negativo semiconduttore drogato ) e sono noti come FET metallo -semiconduttore o MESFETs.The prossimo tipo di costruzione è stato il Insulated Gate FET o IGFET , dove la porta è stata costruita con uno strato isolante misurata in micron o meno a livello della giunzione PN . I IGFET più comuni sono il Metal- Oxide o MOSFET e il MOSFET complementari o CMOS . MOS e CMOS sono il tipo più comune di FET in uso today.Other , FET speciali sono visti come il HFET , per applicazioni ad alta velocità .

Parti del FET

Nel FET sono la fonte è analogo al BJT emettitore e il catodo tubo a vuoto . Il FET Gate è analoga alla base BJT e la griglia tubo a vuoto . Il drain FET è analogo al collettore BJT e l'anodo tubo a vuoto . Il FET substrato viene visualizzato anche nella maggior parte dei schemi elettronici standard .

Materiali del substrato

Il materiale del substrato più comune usato per la fabbricazione FET rimane puro silicio ( Si) . E ' relativamente economico , resistente e facile da lavorare . La maggior parte dei dispositivi digitali sono realizzati utilizzando transistor FET su silicon.Also utilizzati sono leghe come l' arseniuro di gallio ( GaAs ) e silicio germanio ( SiGe ) . Ognuno offre una velocità di commutazione più veloce di pura Si , ma a maggior costo del materiale . GaAs offre anche proprietà speciali come una resistenza alla radiazione naturale che con Si richiede un rivestimento di diamante per abbinare , oltre ad essere invisibile ai materiali IR frequencies.Other e leghe come fosfuro di indio ( InP ) e zaffiro sono utilizzati in situazioni di laboratorio .

Vantaggi e svantaggi di FET rispetto a BJTs e Valvole

rispetto al BJT , FET sono più veloci velocità di commutazione ( tempo di commutazione On Off ) e generano meno calore per switch , che il BJT . FET possono essere progettati per geometrie più piccole BJT , consentendo una maggiore numero di singoli transistor per quadrato micron di spazio semiconduttore . Tuttavia, FET , soprattutto i primi MOSFET sono più suscettibili di danni causati dalle scariche elettrostatiche ( ESD ) che sono stati i BJT devices.Compared a Vacuum Tubes , FET sono ordini di grandezza più piccoli , più potenza efficiente ed economico . Essi non richiedono catodici heater.Vacuum tubi sono quasi immuni a ESD ( e impulsi elettro- magnetici come un effetto collaterale di detonazioni nucleari ) e sono più efficaci ad alta potenza ( KV e sopra) soprattutto alle alte frequenze come in radio e televisione trasmettitori .